[发明专利]极低转速旋转系统的全数字永磁同步电机控制装置及方法

权利要求书

1.一种极低转速旋转系统的全数字永磁同步电机控制装置，其特征在于：包括FPGA、ARM、RS422通信模块、信号隔离电路、圆光栅接口模块、故障指示模块、三路隔离模块、三相电流采样调理电路、电机模块、功率驱动模块、PWM控制信号隔离模块、保护电路、保护信号隔离模块、电平转换模块、信号隔离模块、温度检测电路和母线采样电路；所述ARM包括A/D转换模块、SPWM发生器、角度处理模块，所述FPGA包括通讯模块、Sinc3滤波器模块、Biss协议处理模块；所述RS422通信模块输出端连接信号隔离电路输入端，信号隔离电路输出端连接通讯模块输入端，圆光栅接口模块输出端连接Biss协议处理模块输入端，Biss协议处理模块输出端连接故障指示模块输入端，电机模块输出端连接三相电流采样调理电路输入端，三相电流采样调理电路输出端连接三路隔离模块输入端，三路隔离模块输出端分别连接Sinc3滤波器模块输入端、电机模块输出端连接保护电路输入端，保护电路输出端连接保护信号隔离模块输入端，保护信号隔离模块输出端连接电平转换模块输入端，电平转换模块输出端连接PWM控制信号隔离模块输入端，PWM控制信号隔离模块输出端连接功率驱动模块输入端，功率驱动模块输出端连接电机模块的输入端，电机模块输出端分别连接温度检测电路输入端和母线采样电路输入端，温度检测电路输出端和母线采样电路输出端分别连接信号隔离模块输入端，信号隔离模块输出端连接A/D转换模块。

2.根据权利要求1所述的极低转速旋转系统的全数字永磁同步电机控制装置，其特征在于：所述电机驱动模块采用BSC046N10NS3G系列MOS管和集成MOS栅极驱动模块IR2110组合的驱动电路；所述电流采样电阻采用温度性能良好的高精度合金电阻；所述采样电路采用隔离式ADC采样电路；所述ARM采用STM32F407模块；所述FPGA采用XC6SLX25-2-FTG256I模块；所述三路隔离模块采用电阻分流器结合隔离Σ-ΔADC方案，所述隔离式Σ-Δ数字ADC为AMC1306模块。

3.根据权利要求1所述的极低转速旋转系统的全数字永磁同步电机控制装置，其特征在于：所述故障指示模块为欠压、过压、过流、过热超温故障指示模块。

4.一种如权利要求1或2或3所述极低转速旋转系统的全数字永磁同步电机控制装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、读取并处理转子的实时位置信息，位置指令信号与实时位置信号相减得到位置控制误差量，输入位置环控制器；

步骤2、位置环控制器的输出信号分别减经处理的转子速度信号，输入速度环控制器；

步骤3、采样电机的相电流并转换，通过clark及park变换得到q轴及d轴的信号；

步骤4、采用Id＝0控制策略，速度换控制器输出信号与经处理的转子q轴电流进行比较得到误差量作为q轴电流环控制器的输入，d轴电流环控制器的输入设定为0；

步骤5、q轴、d轴电流环控制器分别对电机的电流进行校正控制，反park变换后输入SVPWM模块，SVPWM模块产生PWM波，驱动电机旋转。

5.根据权利要求4所述极低转速旋转系统的全数字永磁同步电机控制装置的控制方法，其特征在于：所述步骤1的具体实现方法为：圆光栅接口将转子信息输入Biss协议处理模块，并由FPGA将信号传输至ARM，ARM内的角度处理模块处理位置信号后将位置信号输入至FOC算法模块，位置指令信号分别减位置实时信号，输入至位置环控制器。

6.根据权利要求4所述的极低转速旋转系统的全数字永磁同步电机控制装置的控制方法，其特征在于：所述步骤2的具体实现方法为：ARM将位置信息处理并转换为速度信号并输入至FOC算法，FOC算法将位置环控制器输出信号分别减经处理的转子速度信号，输入速度环控制器。