[实用新型]交流永磁同步电机伺服系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种交流永磁同步电机伺服系统。

背景技术

电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，不仅要具有较高的机电能量转换效率，而且应该能够根据生产机械的工艺要求，控制和调节旋转速度。调速系统是伺服系统的重要组成部分，其性能对提高产品质量，提高劳动生产率和节省电能起着决定性的影响。

调速系统是由功率部分、执行部分和控制部分组成，各部分之间的不同组合构成多种多样的调速系统。长期以来，直流电动机因其调速性能优越而掩盖了其结构复杂，难以维护等缺点，广泛应用于工程中。但直流电机的固有缺点，限制了其向高转速、高电压、大容量方向发展。交流永磁同步电机伺服系统与直流伺服系统相比有以下优点：电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单；定子绕组散热快；惯量小，易提高系统的快速性；适用于高速大力矩工作状态；相同功率下，体积和重量较小。

近年来，随着大功率开关器件、模拟和数字专用集成电路的不断问世，控制理论的不断进步，以及高性能微处理器的出现为交流调速技术的发展创造了有利的技术条件和物质基础，现阶段，交流调速系统不但性能可以和直流调速系统媲美，而且成本和维护比直流调速系统更低，可靠性更高。国内外直流传动装置的生产呈下降趋势,而交流变频调速装置的生产大幅度上升。随着价格低廉，性能优越永磁材料的出现，永磁同步电机的研究和应用得到了很快的发展，永磁同步电机具有结构简单、体积小、重量轻、转动惯量小、调速范围宽、转矩脉动小、无需励磁电流、功率因数高、发热少等优点。随着永磁电机技术的成熟和完善，永磁同步电机的应用领域也越来越广泛，从小型到大型，从一般的控制驱动到高精度的伺服系统，从日常电器到高精尖的科技领域均采用永磁电机作为主要的驱动电机。

由于矢量控制技术和直接力矩控制技术的出现，以及大功率全控式电力电子器件和高性能微处理器的快速发展，更促进了交流伺服控制系统的发展和应用。在交流伺服系统中，由于电机本身具有非线性和强耦合特性，其控制方法相当复杂，用常规控制方法很难满足高性能控制系统的要求，采用高速数字信号处理器则易于实现复杂的矢量控制算法，可以有效地解决电机的强耦合特性。

发明内容

本实用新型目的是：提供一种驱动大功率雷达天线使用的交流永磁同步电机伺服系统，尤其是采用高速数字信号处理器和磁场定向控制方法实现高性能的全数字交流控制系统，选用表贴式正弦波交流永磁同步电机（PMSM）。

本实用新型的目的是这样实现的: 交流永磁同步电机伺服系统，包括电机本体：包括电枢绕组、永磁体励磁制铁芯转子；DSP控制板：其输入端连接旋转变压器的输出端，并将旋转变压器输入的电机本体角度值由模拟量转变为数字量后，输入其内置的Park反变换算法内进行计算，用于控制电机本体的磁场定向控制、通讯、电流的采样计算、驱动的配置输出；旋转变压器：其输入端连接电机本体的位置环，并检测电机本体旋转的角度，其输出端通过四路DA转换芯片连接DSP的SPI或多通道缓冲处理；DSP输出脉宽调制并连接电流调节器输出的电压信号，通过PARK反变换以及空间矢量产生单元转换为三相开关信号PWM1-PWM3驱动逆变器, 逆变器输出至电机本体的电枢绕组，从而控制电枢绕组产生旋转的圆形磁场；主功率电路：包括可控整流的直流测、电流检测电路、过压放电回路、保护电路和驱动电路、逆变器；前述直流测并联大电容进行滤波；电流检测电路:包括母线电流检测电路和相电流检测电路， 母线电流检测电路用于直流侧的过流保护；相电流检测电路用于电机电流闭环控制,其采用霍尔电流传感器来检测电流，且该检测电流的检测信号加入有直流偏置；驱动电路的输出端通过光耦器件连接IPM，其产生的驱动信号通过光耦器件来实现隔离，包括以下部分：硬件保护：由可编程逻辑器件GAL构成,通过各驱动信号和保护信号进行或运算实现；光耦隔离：采用U14,实现数字和功率信号的隔离；六路反相：采用U15（74LS04）实现六路反相至逆变器。