[实用新型]一种交流伺服永磁同步电机控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机控制系统，特别是一种交流伺服永磁同步电机控制系统。 

背景技术

伺服电机分直流伺服电机和交流伺服电机，其中交流伺服电机又分为异步和同步两种，直流电机和同步电机一般为永磁结构的，它们都需要传感器或编码器加载到旋转的电机上以获取电机当前转子的速度和位置，从而实现对电机实时高精度的控制，这其中以交流伺服永磁同步电机转矩性能最好，控制精度最高，在数控机床等高端领域获得广泛应用，但因其需要在电机端安装传感器，传感器信号再传送到控制器端，容易受到振动等环境条件的影响，安装调试不方便，只适合室内场合，无法适应野外如油田、煤炭、矿山等恶劣环境。 

发明内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种不需要传感器的交流伺服永磁同步电机控制系统。 

一种交流伺服永磁同步电机控制系统，包括有整流滤波单元、三相逆变器、核心运算控制单元、逆变驱动控制电路、通讯监视控制部分，通讯监视控制部分由显示操作面板和起停控制部分组成，显示操作面板与核心运算控制单元信号连接，起停控制部分与核心运算控制单元一输入端连接，核心运算控制单元一输出端与逆变驱动控制电路输入端连接，逆变驱动控制电路输出端与三相逆变器一输入端连接，三相电源经整流滤波单元与三相逆变器另一输入端连接，三相逆变器的输出端与数据采集电路输入端连接，数据采集电路输出端与核心运算控制单元另一输入端连接。 

所述数据采集电路由三相电流采样电路和三相电压采样电路组成，三相逆变器的输出端分别与三相电流采样电路、三相电压采样电路输入端连接，三相电流采样电路、三相电压采样电路输出端分别与核心运算控制单元另一输入端连接。 

所述核心运算控制单元为DSP数据信号处理器，处理器内的AD转换模块输入端与三相电流采集电路、三相电压采集电路的输入端连接，AD转换模块一输出端通过速度位置估算模块与位置调节模块连接，位置调节模块的输出端通过转速调节模块、电流调节模块、PWM输出模块与逆变驱动控制电路输入端连接，速度位置估算模块一输出端与转速调节模块一输入端连接，电流调节模块一输入端与AD转换模块一输出端连接，SCI通讯模块输出端通过速度给定模块与位置调节模块连接，显示操作面板与SCI通讯模块信号连接，IO控制模块与起停控制部分连接。 

所述DSP数据信号处理器为32位DSP数据信号处理器。 

所述位置估算模块由滑模观测器速度位置估算模块和卡尔滤波器位置转速输出模块组成，电压矢量分解CLARK变换模块两端连接滑模观测器速度位置估算模块和AD转换模块，滑模观测器速度位置估算模块通过卡尔滤波器位置速度输出模块与转速调节模块连接，位置调节模块输入端与卡尔滤波器位置速度输出模块连接，PARK变换模块两端连接有电流矢量分解CLARK变换模块和电流调节模块，PARK逆变换模块两端连接电流调节模块和PWM输出模块。 

所述逆变驱动控制电路中设置有绝缘栅双极型晶体管IGBT作为功率开关器件。 

三相逆变器的输出端与交流伺服永磁同步电机输入端连接。 

本实用新型的技术效果是：由于本实用新型不需要传感器，采用了全新的设计模式和矢量控制算法，就能实现对电机速度和转矩的精确控制，还克服了容易受到振动等环境条件的影响，且结构简单，性能安全可靠，适应范围更加广泛。 

附图说明

图1为本实用新型的电机控制系统图。 

图2为本实用新型实施例的电机控制系统图。 

图3为本实用新型电机起动运行三相电流曲线图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型作进一步详细说明，如图1所示，整流滤波单元将三相交流电经过全桥整流成直流电，正负间使用四个电解电容，两并两串相连，每个电容的正负极上并连一个功率电阻以保持相互间的冲放电均衡，有效减小直流母线的波纹。 

虚线框内部分为核心运算控制单元，，该部分主要是将各路采集到的数字及模拟信号集中运算处理，主芯片采用TI公司32位DSP数据信号处理器，处理信号包括外部输入、输出开关控制起停；频率给定、电流采集等输入模拟量经AD转换后数据运算；电流、转速等输出模拟量的实时运算；基于磁场定向的电机矢量控制算法处理；基于滑模和卡尔曼滤波多种滤波算法的电机速度及实时位置精确估计；电机驱动电路的开关波形输出，与外部设备通信连接、将实时数据送上位显示等。