[发明专利]一种磁悬浮分子泵用磁轴承与电机一体化控制系统

摘要

一种磁悬浮分子泵用磁轴承与电机一体化控制系统，包括DC/DC电源模块、电机与磁轴承一体化控制装置、信号隔离功放电路、电机功率主电路、电机电流电压检测与反电势过零检测调理电路、霍尔传感器检测电路、磁轴承电流位移检测电路，电机功率主电路包括三相整流电路、Buck斩波调压电路和三相逆变桥电路，电机与磁轴承一体化控制装置包括霍尔传感器接口电路、反电势过零信号接口、电机控制信号接口电路、电机电流电压传感器信号接口与调理电路、磁轴承控制信号与电流信号接口、磁轴承位移信号接口与调理电路、DSP+FPGA控制单元。本发明的电机与磁轴承控制系统一体化设计，具有装置体积小、硬件资源利用率、可靠性高等优点。

主权项

一种磁悬浮分子泵用磁轴承与电机一体化控制系统，包括DC/DC电源模块（9）、电机功率主电路（20）、电机与磁轴承一体化控制装置（21）、第一信号隔离驱动电路（7）和第二信号隔离驱动与功放电路（13）、开关式霍尔传感器检测电路（4）、电机反电势过零检测与调理电路（5）、电机电流电压检测检测电路（6）和电流检测位移检测电路（15），其特征在于：通过DSP+FPGA控制单元（10），对磁悬浮分子泵转子位置信号、角位置信号进行集中判断识别，根据控制逻辑功能，发出控制指令，进行转子悬浮、升速、降速、断电保护操作，最终实现将电机与磁轴承的一体化；其中DC/DC电源模块（9）用于产生一体化控制电路中各芯片所需的供电电压；三相整流电路（1）将来自电网的三相交流电转换为直流电，BUCK斩波调压模块（2）根据给定的PWM控制信号将整流后的直流电调制为直流电压进行输出作为三相逆变器（3）的直流母线电压，三相逆变器（3）根据6路开关控制信号对上、下桥臂IGBT进行开通与关断控制以完成对无刷直流电机的换相操作；开关式霍尔传感器检测电路（4）、电机反电势过零检测与调理电路（5）、电机电流电压检测（6）和电流检测位移检测电路（15）所检测到的信号分别经过开关式霍尔传感器接口电路（17）、反电势过零信号接口（18）、电机电流电压传感器信号接口与调理电路（19）、磁轴承位移信号接口与调理电路（16）和磁轴承电流信号接口（14）后，输入到DSP+FPGA控制单元（10），根据电流检测位移检测电路（15）检测得到的转子的位置信号，DSP+FPGA控制单元（10）发出转子位置控制指令信 号，进行磁轴承位移闭环控制算法运算，所得运算结果以PWM信号的形式输入到磁轴承控制信号接口电路（12）进行电平转换，转换后的PWM控制信号分别经第二信号隔离、驱动、功放电路（13）后再输入磁轴承线圈，实现转子位置控制；同时，DSP+FPGA控制单元（10）根据开关式霍尔传感器检测电路（4）和电机反电势过零检测与调理电路（5）实时检测得到的转子的角位置信号，利用DSP+FPGA控制单元（10）发出转子转速控制指令信号，进行电机双闭环调速控制算法运算，所得运算结果以PWM信号的形式输入到电机控制信号接口电路（8）进行电平转换，转换后的PWM控制信号分别经过第一信号隔离、驱动电路（7）再输入到BUCK调压模块（2）、IGBT三相逆变器（3），实现对电机转速控制，最终实现对电机与磁轴承的一体化控制。