[发明专利]一种用于高功率密度电机的高速、高精度伺服控制系统

摘要

本发明公开了一种用于高功率密度电机的高速、高精度伺服控制系统。本发明在智能功率模块(7)和高功率密度电机(9)之间嵌入补偿电感组(8)的方式，间接增大高功率密度电机(9)内部的相电感，减小了电机相电流波动并提高了电机运行平稳性。本发明对电机反馈的模拟信号和数字信号进行高速、精确的调理，提高了整个控制系统的实时性和控制精度，满足高功率密度电机(9)的伺服控制需求。本发明采用多种故障保护措施，极大增加了控制系统的可靠性。本发明具有霍尔传感器(13)和旋转变压器(15)接口，用以适应多种控制算法，提高了控制系统的适用范围。

主权项

一种用于高功率密度电机的高速、高精度伺服控制系统，包括高压直流电源(1)、母线监控模块(2)、故障检测模块(3)、温度监测模块(4)、数字信号处理器(5)、高速隔离器(6)、智能功率模块(7)、补偿电感(8)、高功率密度电机(9)、高速AD转换模块(10)、相电流检测模块(11)、信号处理电路(12)、霍尔传感器(13)、解调电路(14)、旋转变压器(15)、隔离CAN总线收发器(16)，其特征在于：高压直流电源(1)，一方面作为智能功率模块(7)的直流母线电源，另一方面经过母线监控模块(2)检测和调理，输入到数字信号处理器(5)，实时监测母线电压和母线电流；故障检测模块(3)检测智能功率模块(7)的故障信号，并输出到数字信号处理器(5)；温度监测模块(4)检测高功率密度电机(9)内部温度并调理输出过热信号到数字信号处理器(5)，以防止电机由于温度过高导致失效；数字信号处理器(5)通过隔离CAN总线收发器(16)接收CAN总线上的速度指令并结合霍尔传感器(13)或者旋转变压器(15)反馈的转子位置值和速度值，实时输出有效控制信号组至高速隔离器(6)，以控制高功率密度电机(9)；数字信号处理器(5)检测到母线监控模块(2)的过流和过压信号、故障检测模块(3)的故障信号或者温度监测模块(4)的电机过热信号三者中的任何一个信号时，数字信号处理器(5)关闭控制信号组输出；高速隔离器(6)将输入的控制信号组进行隔离保护和电平转换后，输出至智能功率模块(7)；智能功率模块(7)根据来自高速隔离器(6)输入的控制信号组顺序开启智能功率模块(7)内部的开关管以控制高功率密度电机(9)；补偿电感组(8)嵌入在智能功率模块(7)和高功率密度电机(9)之间，用来间接提高高功率密度电机(9)内部的相电感以减小控制电流波动和提高电机运行平稳性；相电流检测模块(11)检测补偿电感组(8)输出的电机两相电流至高速AD转换模块(10)；高速AD转换模块(10)将输入的电机两相电流进行调理并经高速AD转换成数字信号，输入到数字信号处理器(5)以进行电机电流环控制；霍尔传感器(13)感应高功率密度电机(9)转子磁钢位置，输出位置信号经过信号处理电路(12)滤波和整形后，输出到数字信号处理器(5)，实现高功率密度电机(9)的三相六状态控制；旋转变压器(15)可以360度精确反映高功率密度电机(9)转子磁钢位置，输出位置信号经过解调电路(14)解调后输出到数字信号处理器(5)，实现高功率密度电机(9)的空间矢量控制。