[发明专利]一种防爆多传动变频控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及电机驱动技术领域，特别涉及一种防爆多传动变频控制系统。

背景技术

带编码器变频控制的永磁同步电机已经应用于电梯和精密伺服等特定场合。而作为电机变频控制系统重要组成部分的编码器，对变频器的应用环境有着严格的要求，因此研发无码盘的永磁同步电机专用变频器具有很大的实际意义。

这不仅能加速永磁同步电机取代异步电机的速度，同时也为永磁同步电机专用变频器的发展提供了广阔的空间。由于无码盘永磁同步电机专用变频器技术涉及面广，技术难度很大，因此虽然近年来国内外学术界已进行了大量研究工作，发表了大量的研究论文，但迄今为止市场上还没有成熟的工业化产品。

目前， 无码盘永磁同步电机技术有以下几种：一种是反电动势法，对检测到的电机反电动势进行积分，从而确定转子位置信息，这种方法虽然简单，但是在零速或低速阶段因为反电动太小，难以检测，准确度低。另一种是高频输入法，利用电机固有的空间凸极或凸极效应检测转子的位置信息，通过处理电流高频响应，并求导取极值来计算电机的初始位置，这种方法与转速没有直接关系，有效克服了反电动势法的缺陷，但这种方法存在震荡现象，滤波器的相移会导致检测误差，并且也没有给出电机 N /S极的极性检测方法。 

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种防爆多传动变频控制系统，不需要编码器，减少了系统成本，同时减少了不必要的引线，提高整个系统的可靠性。加速了永磁同步电机取代异步电机的速度，同时也为永磁同步电机专用变频器的发展提供了广阔的空间。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

防爆多传动变频控制系统，包括PWM逆变器和永磁同步电机，所述PWM逆变器的输出连接永磁同步电机，其中，还包括三相旋转高频信号单元和电流传感器，所述三相旋转高频信号单元输出三相旋转高频电压信号，该高频电压信号并经PWM逆变器后作用到永磁同步电机，所述电流传感器检测永磁同步电机定子对该高频电压信号的响应电流，且该电流传感器的输出连接控制器。

上述的无码盘永磁同步电机驱动器，其中，所述控制器包括第一坐标变换单元和第二坐标变换单元，所述第一坐标变换单元的输出依次经过带通滤波器、低通滤波器后，输入到转子d轴位置计算单元，所述第二坐标变换单元的输出经NS极性提取单元后输入到NS极性判别单元，所述转子d轴位置计算单元和NS极性判别单元的输出均连接到转子初始位置计算单元。

上述的无码盘永磁同步电机驱动器，其中，所述三相旋转高频信号单元1输出的三相旋转高频电压信号的频率为0.5-2kHz。

进一步，本发明采用电机驱动DSP控制平台,包括DSP控制器，与所述DSP控制器通过SPI接口连接的可编程逻辑器件PLD，还设置有RS485接口、RS232接口，还通过线路分别连接有存储器及缓冲驱动模块。

上述DSP控制平台具有以下优良性能：100MHz.处理器的运算速度更快；32位内核 ,处理数据精确高,响应快；12位AD, 高速,高精度,高S/N比支持6路16位的PWM信号, 500KHz高分辨率PWM信号，128位密码保护,基本不能解密,实现软件产权保护 ，设计支持C编程，C程序执行效率等同汇编程序效率。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

由于使用本系统后，完全能够达到目前市场上出现的同步电机闭环驱动器的综合控制性能。

性能参数表现在：谐波在2%以下，功率因素达到98%以上。

可将控制设备所产生的最大电流控制在150%范围内，远底于原来的400%，对本设备系统以及系统变压器有相当的保护和最大限度功效发挥。

平稳操控对电机的保护效果良好，能适应各种复杂、恶劣环境的现场不影响驱动器的控制要求。

本发明通过检测永磁同步电机定子对输入的三相旋转高频电压信号的响应电流，并对该响应电流进行处理、计算，确定转子d轴位置和转子N /S 极的极性，从而确定转子的初始位置，不需要编码器，减少了系统成本，同时减少了不必要的引线，提高整个系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明一种无码盘永磁同步电机驱动器的结构示意图；

图2为图1中PWM逆变器的电路结构示意图。

图3为本发明采用的电机驱动DSP控制平台原理图。

图4为本发明的控制电路原理示意图。