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一种永磁同步电机退绕控制器

阅读：640发布：2024-02-29

专利汇可以提供一种永磁同步电机退绕控制器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种永磁同步电机退绕控制器，包括电源模块、驱动模块、转速检测模块、微处理器和电流电压采样模块，所述电源模块的输出端分别与驱动模块的输入端和微处理器的输入端连接，所述驱动模块的输出端连接有电机，所述电机的输出端与转速检测模块连接，所述转速检测模块的输出端与微处理器连接，所述电流电压采样模块的三相输入端分别与所述驱动模块的三相输出端连接，所述电流电压采样模块的输出端与微处理器连接；该发明永磁同步电机退绕控制器准确性和稳定性好，反应速度快，安全性能高，可以有效减小磁链和转矩的脉动，还对系统参数变化具有较强的鲁棒性能。，下面是一种永磁同步电机退绕控制器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种永磁同步电机退绕控制器，其特征在于，包括电源模块、驱动模块、转速检测模块、微处理器和电流电压采样模块，所述电源模块的输出端分别与驱动模块的输入端和微处理器的输入端连接，所述驱动模块的输出端连接有电机，所述电机的输出端与转速检测模块连接，所述转速检测模块的输出端与微处理器连接，所述电流电压采样模块的三相输入端分别与所述驱动模块的三相输出端连接，所述电流电压采样模块的输出端与微处理器连接，所述电源模块包括直流电源、放过流电路和降压电路，所述直流电源输出端分别与放过流电路和降压电路连接，所述放过流电路连接有直流母线电压限制电路，所述直流母线电压限制电路与驱动模块输入端连接。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机退绕控制器，其特征在于，所述降压电路输出端与微处理器输入端连接，所述直流母线电压限制电路的输入端与微处理器连接。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机退绕控制器，其特征在于，所述直流母线电压限制电路包括制动电阻R51、防反接二极管D8、功率MOS管Q2、抗静电电阻R53和防过流电阻R52，所述功率MOS管Q2控制母线电压过高时的导通，所述功率MOS管Q2的控制端与微处理器相连，使微处理器控制直流母线电压限制电路的通断，抗静电电阻R53一端与功率MOS管Q2的控制端相连，另一端接地；所述制动电阻R51与防反接二极管D8并联，两端分别与电源模块48V输出端和功率MOS管相连。
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机退绕控制器，其特征在于，所述微处理器与驱动模块之间设有开关表选择。
5.根据权利要求1所述的永磁同步电机退绕控制器，其特征在于，所述转速检测模块为角度传感器。
6.根据权利要求1所述的永磁同步电机退绕控制器，其特征在于，还包括辅助模块电路，所述辅助模块电路包括报警模块和串口通讯电路，所述报警模块与微处理器连接，所述串口通讯电路与微处理器和监控平台连接，所述串口通讯电路用于微处理器与监控平台的通信，所述串口通讯电路选用RS485。
7.根据权利要求1所述的永磁同步电机退绕控制器，其特征在于，所述的微处理器选用DSP微处理芯片TMS320F28035。

说明书全文

一种永磁同步电机退绕控制器

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种永磁同步电机退绕控制器，属于电机技术领域。

背景技术

[0002] 本实用新型针对的是小张力退绕机构中纱筒电机的退绕控制器，用于调控纱线张力大小。小张力退绕机构利用电机转矩提供退绕张力，电机持续工作在倒拉状态。在退绕过程中，纱筒直径会逐渐变小，所需纱筒电机输出力矩也有所改变，因此本新型实用也是一种永磁同步电机力矩控制器。

[0003] 在小张力退绕机构中纱筒电机多选用三相异步力矩电机，但三相异步力矩电机能量利用率较低，编织机纱线头份数量多，造成了极大的能量损失。为了克服其效率低、损耗过大、不能实时监控等缺点，根据实际市场及企业发展需求，研发出保证编织机纱线张力恒定的永磁同步电机退绕控制器。实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种永磁同步电机退绕控制器。

[0005] 一种永磁同步电机退绕控制器，包括电源模块、驱动模块、转速检测模块、微处理器和电流电压采样模块，所述电源模块的输出端分别与驱动模块的输入端和微处理器的输入端连接，所述驱动模块的输出端连接有电机，所述的驱动模块以DRV8313驱动芯片为核心，根据微处理器发出的SVPWM 信号将48V直流电源逆变为驱动电机三相正弦交流电，经逆变的三相交流电接入电机。所述电机的输出端与转速检测模块连接，所述转速检测模块的输出端与微处理器连接，所述的转速检测电路通过角度传感器得到正交编码信号，微处理器通过EQEP模块处理信号，获得电机转速、转向及位置信息。所述电流电压采样模块的三相输入端分别与所述驱动模块的三相输出端连接，所述电流电压采样模块的输出端与微处理器连接，用于测量电机三相电流及直流母线电压，分别选用AD8418电流检测放大器和带1.65V偏置的运算放大器来实现。

[0006] 优选的，电源模块包括直流电源、放过流电路和降压电路，所述直流电源输出端分别与放过流电路和降压电路连接，退绕控制器采用直流48V供电，稳压电路为控制器提供稳定的48 V直流电源，直流电源输出端直接与驱动模块和降压电路输入端相连；降压电路将DC48V转换成DC5V和DC3.3V，为各芯片及子模块提供稳定的直流电源。所述放过流电路连接有直流母线电压限制电路，所述直流母线电压限制电路与驱动模块输入端连接。

[0007] 优选的，所述降压电路输出端与微处理器输入端连接，所述直流母线电压限制电路的输入端与微处理器连接。

[0008] 优选的，所述直流母线电压限制电路包括制动电阻R51、防反接二极管D8、功率MOS管Q2、抗静电电阻R53和防过流电阻R52，所述功率MOS管Q2控制母线电压过高时的导通，使母线电压回降，所述功率MOS管Q2的控制端与微处理器相连，使微处理器控制直流母线电压限制电路的通断，抗静电电阻R53一端与功率MOS管Q2的控制端相连，另一端接地；所述制动电阻R51与防反接二极管D8并联，两端分别与电源模块48V输出端和功率MOS管相连。

[0009] 优选的，所述微处理器与驱动模块之间设有开关表选择。

[0010] 优选的，所述转速检测模块为角度传感器。

[0011] 优选的，还包括辅助模块电路，所述辅助模块电路包括报警模块和串口通讯电路，所述报警模块与微处理器连接，所述串口通讯电路与微处理器和监控平台连接，所述串口通讯电路用于微处理器与监控平台的通信，所述串口通讯电路选用RS485。

[0012] 优选的，所述的微处理器选用DSP微处理芯片TMS320F28035。

[0013] 与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：

[0014] 1.准确性和稳定性好；本实用新型以微处理器为核心，配置有电压电流采样、直流母线电压限制电路、驱动模块、转速检测模块、监控系模块，不仅可以实时监控工作在再生制动状态的永磁同步电机的输出力矩，而且微处理器通过输出SVPWM信号控制驱动器输出三相电压，使永磁同步电机工作时实际三相电压接近或等于理论值，从而控制永磁同步电机输出力矩的准确性和稳定性。

[0015] 2.反应速度快；本控制器具有使电机运行在第二象限的功能，利用电机反电动势及q轴电流iq产生制动力矩，制动力矩大，反应时间短，提高了反应速度。

[0016] 3.安全性能高，可靠性好；本实用新型具有防过流保护电路以及直流母线电压限制电路，直流母线电压限制电路同时也作为保护电路，当母线电压过高时，通过制动电阻进行放电，直流母线电压回落到工作电压。

[0017] 4. 在传统的DTC-SVM控制算法的基础上将超扭曲算法运用于转矩调节器和磁链调节器，可以有效减小磁链和转矩的脉动，还对系统参数变化具有较强的鲁棒性能。附图说明

[0018] 图1为本实用新型的示意图；

[0019] 图2为本实用新型的控制结构框图；

[0020] 图3为本实用新型的直流母线电压限制电路图。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

[0022] 需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

[0023] 如图1-图3所示公开了一种永磁同步电机退绕控制器，包括电源模块、驱动模块、转速检测模块、微处理器和电流电压采样模块，所述电源模块的输出端分别与驱动模块的输入端和微处理器的输入端连接，所述驱动模块的输出端连接有电机，所述电机的输出端与转速检测模块连接，所述转速检测模块的输出端与微处理器连接，所述电流电压采样模块的三相输入端分别与所述驱动模块的三相输出端连接，所述电流电压采样模块的输出端与微处理器连接。

[0024] 具体的，电源模块包括直流电源、放过流电路和降压电路，所述直流电源输出端分别与放过流电路和降压电路连接，所述放过流电路连接有直流母线电压限制电路，所述直流母线电压限制电路与驱动模块输入端连接，电源模块通过图3中的电容C1、C11、C12、C13不同容值的电容进行稳压，向永磁同步电机退绕控制器提供了稳定的48V直流电。

[0025] 具体的，所述降压电路输出端与微处理器输入端连接，所述直流母线电压限制电路的输入端与微处理器连接。

[0026] 具体的，所述直流母线电压限制电路包括制动电阻R51、防反接二极管D8、功率MOS管Q2、抗静电电阻R53和防过流电阻R52，所述功率MOS管Q2控制母线电压过高时的导通，所述功率MOS管Q2的控制端与微处理器相连，使微处理器控制直流母线电压限制电路的通断，抗静电电阻R53一端与功率MOS管Q2的控制端相连，另一端接地；所述制动电阻R51与防反接二极管D8并联，两端分别与电源模块48V输出端和功率MOS管相连。

[0027] 具体的，所述微处理器与驱动模块之间设有开关表选择。

[0028] 具体的，所述转速检测模块为角度传感器，转速检测电路通过角度传感器得到正交编码信号，微处理器通过EQEP模块处理信号，获得电机转速、转向及位置信息。

[0029] 具体的，还包括辅助模块电路，所述辅助模块电路包括报警模块和串口通讯电路，所述报警模块与微处理器连接，所述串口通讯电路与微处理器和监控平台连接，所述串口通讯电路用于微处理器与监控平台的通信，所述串口通讯电路选用RS485。

[0030] 具体的，所述的微处理器选用DSP微处理芯片TMS320F28035。

[0031] 工作原理：永磁同步电机受到牵引时，处于再生制动状态。由于永磁同步电机在低转速时的反电动势较小，不足以提供足够的制动电流来产生纱线所需的力矩，会导致直流母线电压VSH升高，此时电源必须另外提供制动电流来参与制动，反电动势能量和电源能量都以热能形式被制动电阻R51耗散，在最大允许制动电流范围内采用合理的q轴制动电流iq来产生制动力矩，在提高其反应速度的同时，也能保证电机在再生制动状态下的安全性。因此当直流母线电压VSH升高时，电压检测模块检测到升高信号，传送给微处理器，微处理器产生PWM使功率MOS管导通，电流流经制动电阻进行放电，从而使母线电压回降，直流母线电压限制电路同时也作为保护电路，防止直流母线电压过高烧坏电机。另外，微处理器根据各模块所得转矩信号、直流母线电压电流信号和三相电流信号经过转矩调节器和磁链调节器计算得到开关表，以此为根据输出SVPWM信号，经由驱动模块调整q轴制动电流iq大小，产生电机所需的制动力矩，使永磁同步电机获得相应的稳定力矩。这样可以有效减小磁链和转矩的脉动，还对系统参数变化具有较强的鲁棒性能。

[0032] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

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