采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统，控制系统包括主电路和控制电路，主电路包括依次连接的三相交流电源、三相半控整流桥和三相逆变桥，三相逆变桥的输出端与永磁同步电机的三相连接，三相半控整流桥的两个输出端之间串联母线电容；控制电路包括DSP控制板，以及分别与其连接的整流桥控制模块9、逆变器PWM模块、直流冗余电源、检测保护电路、LCD显示输入单元和存储单元。本发明专利技术以表贴式永磁同步电机为研究对象，在转速电流双环矢量控制的基础上，提出了一种基于负载观测器的永磁同步电机控制系统，将观测的负载转矩进行前馈补偿，实现了同样的控制参数下具有更好的抗扰动能力，有效地提高了控制系统的鲁棒性。棒性。棒性。

【技术实现步骤摘要】
采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统


[0001]本专利技术属于交流永磁同步电机控制领域，具体涉及一种采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统。

技术介绍

[0002]交流永磁同步电机具有功率密度大、调节性能优良、可维护性好等优点，广泛应用于工业领域。为保证电机稳定运行，电机的控制系统必须具有抗负载扰动能力，不过在很多应用领域中，负载多变且不可预测，传统的PID控制系统很难满足负载的抗扰动需求，导致负载变化时，电机转速震荡、调节周期长甚至无法运行的状况出现。

技术实现思路

[0003]本专利技术是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]一种采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统，包括主电路和控制电路，
[0006]所述主电路包括依次连接的三相交流电源、三相半控整流桥和三相逆变桥，三相逆变桥的输出端与永磁同步电机的三相连接，三相半控整流桥的两个输出端之间串联母线电容；
[0007]所述控制电路包括DSP控制板，以及分别与其连接的整流桥控制模块、逆变器PWM模块、直流冗余电源、检测保护电路、LCD显示输入单元和存储单元；所述DSP控制板实现对三相半控整流桥的控制；所述整流桥控制模块和逆变器PWM模块分别驱动三相半控整流桥和三相逆变器，所述直流冗余电源为DSP控制板和LCD显示输入单元提供直流电源；所述LCD显示输入单元实现永磁同步电机参数的显示和调节功能；所述存储单元存储电机控制器的主要参数。
[0008]在上述技术方案中，所述主电路还包括串联连接的接触器和制动电阻，两者串联后与母线电容并联。
[0009]在上述技术方案中，所述三相半控整流桥由三个二极管D1～D3和三个可控硅G1～G3组成；可控硅G1～G3组成上桥臂，二极管D1～D3组成下桥臂；可控硅G1、G2、G3的负极与母线电容的正极连接，二极管D1、D2、D3的正极与母线电容的负极连接。
[0010]在上述技术方案中，所述三相逆变桥由六个可控硅Q1～Q6组成，上桥臂由可控硅Q1、Q3、Q5组成，下桥臂由可控硅Q2、Q4、Q6组成。
[0011]在上述技术方案中，所述直流冗余电源包括相互连接的直流冗余模块和直流供电电源。
[0012]在上述技术方案中，所述直流供电电源包括Ⅰ号直流模块、Ⅱ号直流模块和Ⅲ号直流模块，Ⅰ号直流模块将24V转换为+5V，Ⅱ号直流模块将24V转换为
±
15V，Ⅲ号直流模块将24V转换为+3.3V。
[0013]在上述技术方案中，所述检测保护电路包括检测电路和保护电路。
[0014]在上述技术方案中，所述检测电路将0～5V的信号变换为0～3V的信号。
[0015]在上述技术方案中，所述保护电路包括Ⅰ号或门、Ⅱ号或门和Ⅲ号或门，Ⅰ号或门的输入端连接电流和电压信号，Ⅱ号或门的输入端连接温度和控制信号，Ⅰ号或门和Ⅱ号或门的输出分别与Ⅲ号或门的两个输入端连接，Ⅲ号或门的输出端输出保护信号；保护信号通过三极管输入到制动接触器，同时保护信号进入到整流桥模块以及逆变器PWM模块中。
[0016]在上述技术方案中，所述LCD显示输入单元包括液晶显示屏、按键输入和通讯芯片，通讯芯片一端与DSP控制板连接，另一端连接液晶显示屏。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术提供了一种采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统，以表贴式永磁同步电机为研究对象，在转速电流双环矢量控制的基础上，提出了一种基于负载观测器的永磁同步电机控制系统，将观测的负载转矩进行前馈补偿，实现了同样的控制参数下具有更好的抗扰动能力，有效地提高了控制系统的鲁棒性。
附图说明
[0019]图1是本专利技术采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统的结构示意图；
[0020]图2是本专利技术采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统中三相半控整流桥的电路图；
[0021]图3是本专利技术采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统中三相逆变桥的电路图；
[0022]图4是本专利技术采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统中直流冗余电源的结构示意图；
[0023]图5是本专利技术采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统中直流冗余电源的直流供电电源的电路图；
[0024]图6是本专利技术采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统中检测保护电路的检测电路的电路图；
[0025]图7是本专利技术采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统中检测保护电路的保护电路的电路图；
[0026]图8是本专利技术采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统中LCD显示输入单元和存储单元的电路图。
[0027]其中：
[0028]1ꢀꢀ
三相交流电源
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2ꢀꢀ
三相半控整流桥
[0029]3ꢀꢀ
三相逆变桥
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ4ꢀꢀ
永磁同步电机
[0030]5ꢀꢀ
母线电容
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ6ꢀꢀ
DSP控制板
[0031]7ꢀꢀ
制动接触器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ8ꢀꢀ
制动电阻
[0032]9ꢀꢀ
整流桥控制模块
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10
ꢀꢀ
逆变器PWM模块
[0033]11
ꢀꢀ
直流冗余电源
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12
ꢀꢀ
检测保护电路
[0034]13
ꢀꢀ
LCD显示输入单元
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
14
ꢀꢀ
存储单元
[0035]15
ꢀꢀ
直流冗余模块
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
16
ꢀꢀⅠ
号直流模块
[0036]17
ꢀꢀⅡ
号直流模块
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
18
ꢀꢀⅢ
号直流模块
[0037]19
ꢀꢀ
运算放大器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20
ꢀꢀⅠ
号或门
[0038]21
ꢀꢀⅡ
号或门
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
22
ꢀꢀⅢ
号或门
[0039]23
ꢀꢀ
存储芯片
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
24
ꢀꢀ
通讯芯片。
[0040]对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统，其特征在于：包括主电路和控制电路，所述主电路包括依次连接的三相交流电源(1)、三相半控整流桥(2)和三相逆变桥(3)，三相逆变桥(3)的输出端与永磁同步电机(4)的三相连接，三相半控整流桥(2)的两个输出端之间串联母线电容(5)；所述控制电路包括DSP控制板(6)，以及分别与其连接的整流桥控制模块(9)、逆变器PWM模块(10)、直流冗余电源(11)、检测保护电路(12)、LCD显示输入单元(13)和存储单元(14)；所述DSP控制板(6)实现对三相半控整流桥(2)的控制；所述整流桥控制模块(9)和逆变器PWM模块(10)分别驱动三相半控整流桥(2)和三相逆变器(3)，所述直流冗余电源(11)为DSP控制板(6)和LCD显示输入单元(13)提供直流电源；所述LCD显示输入单元(13)实现永磁同步电机参数的显示和调节功能；所述存储单元(14)存储电机控制器的主要参数。2.根据权利要求1所述的采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统，其特征在于：所述主电路还包括串联连接的接触器(7)和制动电阻(8)，两者串联后与母线电容(5)并联。3.根据权利要求1所述的采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统，其特征在于：所述三相半控整流桥(2)由三个二极管D1～D3和三个可控硅G1～G3组成；可控硅G1～G3组成上桥臂，二极管D1～D3组成下桥臂；可控硅G1、G2、G3的负极与母线电容(5)的正极连接，二极管D1、D2、D3的正极与母线电容(5)的负极连接。4.根据权利要求1所述的采用负载转矩前馈补偿的永磁同步电机控制系统，其特征在于：所述三相逆变桥(3)由六个可控硅Q1～Q6组成，上桥臂由可控硅Q1、Q3、Q5组成，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏振，姚广，彭树文，高亚男，岳金磊，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：