東莞電機(jī)丨永磁同步直線電機(jī)伺服控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)的簡單介紹

東莞電機(jī)丨永磁同步直線電機(jī)伺服控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)的詳細(xì)信息

功率模塊的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為典型的交直交變頻結(jié)構(gòu)，由整流電路、逆變電路以及相應(yīng)的保護(hù)電路組成。主電路在上電后，經(jīng)熱敏電阻連至直流側(cè)電路，當(dāng)達(dá)輸入電壓達(dá)一定值后，繼電器吸合，從而使得主電路導(dǎo)通，最終實(shí)現(xiàn)三相交流電整流過程，給IPM模塊提供母線電壓。F2812輸出的6路PWM脈沖信號控制IPM三個橋臂的開通與關(guān)斷，最終實(shí)現(xiàn)環(huán)球電機(jī)驅(qū)動。

1.整流電路

PWM功率變換器的直流母線電壓通常是通過將電網(wǎng)交流電經(jīng)過二極管不可控整流產(chǎn)生的，實(shí)驗(yàn)采用的整流電路，采用大電容C進(jìn)行痺波，以獲取穩(wěn)定的直流電壓，同時采用大電容C還能夠?qū)σ蚋行载?fù)載而產(chǎn)生的無功功率起到緩沖作用。當(dāng)對電路突然上電時，因電容的容值很大，會使得整流電路相當(dāng)于短路，致使充電電流過大，進(jìn)而容易將二極管擊穿。所以，為防止上電時充電電流太大，需在整流器和濾波電容間安置一個限流電阻，當(dāng)充電完成后，延時開關(guān)閉合，將短路，從而減少了系統(tǒng)運(yùn)行時的附加損耗。

濾波電容在功率變換器中不僅起到了濾波的作用，而且還能在電機(jī)制動時吸收系統(tǒng)動能。但因?yàn)椴豢囟O管整流電路沒有能量回饋功能，所以當(dāng)電機(jī)處于制動狀態(tài)時，系統(tǒng)只能將電機(jī)動能對電容進(jìn)行充電，進(jìn)而使得電容兩端產(chǎn)生“泵升電壓”。一般電容的耐壓能力有限，所以這就要求濾波電容的容量很大，但在較大負(fù)載或者大功率的系統(tǒng)中，僅靠大容量電容來吸收“泵升電壓”明顯是不可行的。所以，需要在電路中安裝電阻來消耗系統(tǒng)制動時的一部分動能，即當(dāng)電容兩端的“泵升電壓”達(dá)到一定幅值后，通過控制開關(guān)器件0導(dǎo)通，接通^的分流電路。

2.逆變電路

實(shí)驗(yàn)中的逆變器電路采用的是三相電壓型橋式逆變電路，出于簡化電路設(shè)計(jì)的目的，可以直接釆用智能功率模塊IPM(IntelligentPowerModule),IPM是集成柵極驅(qū)動、功率變換以及保護(hù)電路的智能功率模塊，所以采用IPM可以大幅度地減少系統(tǒng)設(shè)計(jì)時間，同時采用IPM可以更好地提高系統(tǒng)的抗干擾性與可靠性，實(shí)驗(yàn)中采用第五代智能功率模塊IPMPS-21867,其耐壓值為600V，額定電流為30A。

3.保護(hù)電路

為提高電機(jī)系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計(jì)保護(hù)電路，電路包含有過壓、過流、欠壓、電源掉電、電機(jī)制動以及IPM故障等相關(guān)的保護(hù)功能。同時為避免強(qiáng)電干擾弱電信號，在這兩者間用髙速光耦進(jìn)行隔離，使得故障信號在經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后再傳入F2812中。

4.開關(guān)電源

開關(guān)電源為系統(tǒng)中多種設(shè)備進(jìn)行供電，是系統(tǒng)中重要的一部分。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要用到的直流電源為：+15V、+5V、+24V。其中IPM功率驅(qū)動模塊需要四路獨(dú)立的+15V電源，繼電器需+24V電源對其進(jìn)行供電，控制電路板中的DSP芯片、電流采樣電路以及直線光柵尺編碼器接口電路都需要+5V直流電源供電。

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