[发明专利]一种永磁同步电机驱动控制系统

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机驱动控制系统，所述系统包括：控制单元、检测单元、驱动单元，所述控制单元对整体系统进行控制，针对电平转换、通信电路、电源分配进行管理，所述检测单元对电压信号、电流信号、正余弦编码器信号以及温度信号进行处理，所述驱动单元对电路进行整流、滤波、逆变以及能耗制动，完成控制驱动，通过通信接口与上位机连接，上位机完成监控。本发明解决了现有永磁同步电机控制复杂、难以满足实际使用需求的问题。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体涉及一种永磁同步电机驱动控制系统。

背景技术

驱动器是一种用来精确控制电机运动的设备，被广泛应用于各种运动控制领域，尤其是工业设备领域。在工业生产设备中，往往存在多个运动机构，每个运动机构均使用一个或者多个电机，每个电机通常都配有一个驱动器，因此，驱动器应用广泛。而在高速高精度运动控制领域，例如精密数控机床、高速高精度贴片机、机器人等，通常使用永磁同步电机才能满足控制求，而国内永磁同步电机和驱动器市场往往被外国公司占领，国产驱动器和电机和国际水平还存在差异。

永磁同步电机与普通交流变频电机比它是高效率、高力矩惯量比、高能量密度，是个环保低碳电机。普通交流电机用变频器驱动，永磁同步电机不能直接在电网上运行，需要专用的驱动器驱动，并且在电机轴上必须安装转子位置反馈装置，如光学编码器和旋转变压器等。驱动器根据检测到的电机转子实时位置，控制电机的电流和转子位置同步，从而实现永磁同步电机的旋转。在一些工业应用领域，常常需要多个电机同步发力带动被驱动装置，多个电机同轴运行，需要多个驱动器和多个位置检测装置，成本高，并且容易发生两台电机出力不均匀的现象。另外三相永磁同步电机传统控制方法需对采集到的电流量进行A/D转换，然后由数字电路完成采集、坐标变换、电流环控制、输出坐标变换等工作，最终输出三相控制量。数字电路需要完成的算法较多，不利于复杂控制算法的实现。

发明内容

为此，本发明提供一种永磁同步电机驱动控制系统，以解决现有永磁同步电机控制复杂、难以满足实际使用需求的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开了一种永磁同步电机驱动控制系统，所述系统包括：控制单元、检测单元、驱动单元，所述控制单元对整体系统进行控制，针对电平转换、通信电路、电源分配进行管理，所述检测单元对电压信号、电流信号、正余弦编码器信号以及温度信号进行处理，所述驱动单元对电路进行整流、滤波、逆变以及能耗制动，完成控制驱动，通过通信接口与上位机连接，上位机完成监控。

进一步地，所述控制单元包括：DSP主控模块、FPGA协处理模块、电平转换模块、通信接口模块和电源管理模块；

所述DSP主控模块包括第一晶振电路、DSP供电与复位电路、JTAG 调试接口电路、启动模式选择电路、ADC参考电压电路、基板接口电路；

所述第一晶振电路采用外部无源晶振作为整个系统的时钟输入，根据用户手册选择范围为25pF的电容对频率进行微调，并配置DSP芯片的时钟控制寄存器，使系统时钟频率配置在100MHz；

所述DSP供电与复位电路对片上晶振、SRAM、模拟电源进行3.3V 供电，对数字电源进行3.3V和1.2V供电，电源管理芯片输入为5V，通过控制相应引脚的高低电平，发出复位信号，实现DSP芯片的复位；

所述JTAG调试接口电路通过使用仿真器实现DSP程序的在线调试及下载；

所述ADC参考电压电路为ADC提供所需电压，在输入端并联电容改善瞬态响应，在输出端并联不同容量的电容改善负载瞬态响应。

进一步地，所述FPGA协处理模块对DSP输出的6路上下桥臂PWM 信号的互锁逻辑判断，与DSP主控芯片进行数据通信以及对故障信号进行快速响应，FPGA协处理模块包括第二晶振电路、FPGA供电电路、 FPGA调试接口电路；