[发明专利]一种通用型三相电机控制器设计结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相电机控制器，尤其涉及一种无需改变硬件电路即可适配各种三相电机（包括三相异步电机、三相永磁同步电机、三相无刷直流电机、三相开关磁阻电机）的控制器，属于电机驱动与控制技术。

背景技术

随着电机设计与驱动控制技术的不断发展，高性能变频驱动电机系统正日趋成熟并得到大规模应用，主要包括：高效异步电机（三相正弦波电流驱动）、永磁同步电机（三相正弦波电流驱动）、无刷直流电机（两相方波电流驱动）、开关磁阻电机（单拍或双拍，电流斩波控制或者角度位置控制）等传统与新型电机驱动系统。

然而，上述的四大类电机驱动系统都必须有相对应的电机控制器；不同类型的电机，其控制器的控制程序与硬件电路存在很大差异。硬件电路主要包括供电电路、弱电控制电路和强电功率电路，其中弱电控制电路一般包含有嵌入控制软件的微处理器或可编程器件，如单片机、DSP、ARM、FPGA、CPLD等；而控制程序则根据电机类型的不同，分为恒压频比控制、电流滞环矢量控制、电压空间矢量脉宽调制控制、直接转矩控制、电流斩波控制、角度位置控制等不同的控制策略。由于不同类型电机工作原理不同，导致相应的电机控制器中弱电控制电路部分微处理器所嵌入的控制软件和强电功率电路部分的拓扑结构不同。因此，各类型电机驱动系统的控制器相互独立，通用性差，给科研和生产带来诸多不便。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种无需改变硬件电路即可适配各种三相电机（包括三相异步电机、三相永磁同步电机、三相无刷直流电机、三相开关磁阻电机）的控制器。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种通用型三相电机控制器设计结构，包括弱电控制电路和强电功率电路，所述弱电控制电路包含嵌入有控制模块（或控制软件）的微处理器；所述控制模块兼具三相异步电机控制模块、三相永磁同步电机控制模块、三相无刷直流电机控制模块和三相开关磁阻电机控制模块，所述强电功率电路为各相分别通过开关结构与供电回路相连的拓扑结构，且通过开关结构的状态选择，该拓扑结构能够适配三相异步电机、三相永磁同步电机、三相无刷直流电机或三相开关磁阻电机。

上述通用型三相电机控制器设计结构，其控制软件为一种通用型控制软件，同时兼具了各种类型电机的控制软件，通过对电机类型的选择或者设定，即可从软件上适配电机的控制；硬件上，通过开关结构状态的调整，即可将强电功率电路调整为适配电机的拓扑结构；这样不同类型的电机（功率、转速等性能指标参数同等级）就能够共用同一台控制器，避免了更换电机类型不得不更换控制器的麻烦，无需额外增加电机驱动控制成本，简单易行。

不同电机类型，需要对控制软件和开关结构的状态加以选择，这种选择可以通过弱电控制电路实现，可以将微处理器内再嵌入一个电机类型选择模块，其输出端与控制模块的输入端、开关结构的状态控制端相连接，简化了操作者的选择过程。

所述开关结构为双刀双掷开关或其他类型的多选状态开关。

上述控制器的设计思想还可以适用于单相、两相、四相及任意多相电机的通用控制，只需要改变对应的控制软件及强电功率电路既可。

有益效果：本发明提供的通用型三相电机控制器设计结构，打破了传统的一种类型电机适配一个专用控制器的方案，对功率、转速等主要性能指标参数处于相同等级的不同类型电机采用相同的控制器，即电机更换时，无需对控制器进行更换，只需对电机类型进行选择即可，节约成本，简单易行。

附图说明

图1为本发明提出的通用型三相电机控制器及电机构成的电机驱动系统框图；

图2为本发明提出的通用型三相电机控制器作为异步电机控制器、或永磁同步电机控制器、或无刷直流电机控制器时的强电功率电路图；

图3为本发明提出的通用型三相电机控制器作为开关磁阻电机控制器时的强电功率电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。