一种永磁同步电机控制系统的制作方法
一种永磁同步电机控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种永磁同步电机控制系统。
【背景技术】
[0002]随着电力电子学、微电子学、传感技术、电机控制理论和微机控制技术的迅猛发展，尤其是先进控制策略的成功应用，交流伺服系统的研宄和应用，已取得了极大的进步，已具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能。交流伺服系统按其采用的驱动电动机的类型来分，主要有两大类:永磁同步电动机交流伺服系统和感应式异步电动机交流伺服系统。其中，永磁同步电动机交流伺服系统具备十分优良的低速性能，并可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了高性能伺服驱动的要求。并且随着永磁材料性能的大幅度提高和价格的降低，其在工业生产自动化领域中的应用将越来越广泛，目前已成为交流伺服系统的主流。近年来，国内也开始了永磁同步伺服系统的研宄，在理论与实验研宄方面已取得了很大进步，但仍有许多不足，无论从可靠性上还是稳定性上，永磁同步电机的控制仍然是一个难题。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型主要解决的技术问题是:提供一种永磁同步电机控制系统，对永磁电机进行精确控制，系统具备纠错和报警能力，能及时对故障进行排除，提高了可靠性。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种永磁同步电机控制系统，包括电可擦可编程只读存储器、随机动态存储器、单片机、现场可编程门阵列、功率驱动电路、开关电源、电机、光电编码器、电流传感器、触控芯片、触控屏、RS232总线、JTAG仿真器1、JTAG仿真器II和PC端，对永磁电机进行精确控制，系统具备纠错和报警能力，能及时对故障进行排除，提高了可靠性。
[0005]电可擦可编程只读存储器与单片机相连，电可擦可编程只读存储器用于扩展单片机的存储空间，存储数据并供单片机调用所存储数据。随机动态存储器与单片机相连，随机动态存储器用于存储程序和数据。单片机与现场可编程门阵列相连，单片机用于接收处理信号，输出时钟指令和脉冲调制指令至现场可编程门阵列。功率驱动电路输入端与现场可编程门阵列和开关电源相连，另一端与电机相连，功率驱动电路用于对现场可编程门阵列的脉冲宽度调制信号进行放大，对开关电源输入信号进行整流、滤波和逆变处理。开关电源与单片机、现场可编程门阵列和功率驱动电路相连并提供电能。光电编码器输入端与电机相连，输出端连接在单片机和现场可编程门阵列上，光电编码器用于测量电机转速并将速度信号转化为电信号传输至单片机，将故障信息反馈至现场可编程门阵列。电流传感器一端连接在电机的输入端，另一端连接在单片机上，电流传感器用于检测电机电流大小。触控芯片一端与单片机相连，另一端与触控屏相连，触控芯片用于对触控点进行检测并将触控点电压变化传递至单片机。触控屏用于提供触控界面，用于信息显示。RS232总线一端与单片机相连，一端与PC端相连，RS232总线用作串行通信通道。JTAG仿真器I 一端与单片机相连，另一端与PC端相连，JTAG仿真器I用于对单片机进行仿真调试。JTAG仿真器II 一端与单片机相连，另一端与PC端相连，JTAG仿真器II用于对现场可编程门阵列进行仿真调试。PC端用于提供显示界面，对单片机和现场可编程门阵列的功能进行改变。
[0006]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种永磁同步电机控制系统所述的单片机选用德州仪器有限公司生产的单片机，其型号为TMS320F2812。
[0007]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种永磁同步电机控制系统所述的光电编码器选用多摩川有限公司生产的光电编码器，其型号为TS5667N253。
[0008]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种永磁同步电机控制系统所述的电流传感器选用托肯电子科技有限公司生产的电流传感器，其型号为TBC50SY。
[0009]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种永磁同步电机控制系统所述的触控芯片选用芯成半导体有限公司生产的触控芯片，其型号为TTP224N-BSB。
[0010]本实用新型一种永磁同步电机控制系统的有益效果为:
[0011]a.能对永磁同步电机进行精确控制；
[0012]b.具备故障诊断能力，可靠性尚；
[0013]c.系统扩展性高。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型一种永磁同步电机控制系统的系统框图。
【具体实施方式】
[0015]在图1中，本实用新型涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种永磁同步电机控制系统，包括电可擦可编程只读存储器、随机动态存储器、单片机、现场可编程门阵列、功率驱动电路、开关电源、电机、光电编码器、电流传感器、触控芯片、触控屏、RS232总线、JTAG仿真器1、JTAG仿真器II和PC端，对永磁电机进行精确控制，系统具备纠错和报警能力，能及时对故障进行排除，提高了可靠性。
[0016]电可擦可编程只读存储器与单片机相连，电可擦可编程只读存储器用于扩展单片机的存储空间，存储数据并供单片机调用所存储数据。随机动态存储器与单片机相连，随机动态存储器用于存储程序和数据。单片机与现场可编程门阵列相连，单片机用于接收处理信号，输出时钟指令和脉冲调制指令至现场可编程门阵列。单片机选用德州仪器有限公司生产的单片机，其型号为TMS320F2812。单片机支持分析和断点功能、硬件实时调试功能，便于后续的性能更改。单片机提供了低成本、低功耗和高性能的处理能力，适合于电机的数字式运动控制。
[0017]功率驱动电路输入端与现场可编程门阵列和开关电源相连，另一端与电机相连，功率驱动电路用于对现场可编程门阵列的脉冲宽度调制信号进行放大，对开关电源输入信号进行整流、滤波和逆变处理。功率驱动电路根据脉冲宽度调制信号调节电机的转速和功率。开关电源的电流干扰较大，直接给电机供电的话会造成电流 不稳的情况，利用功率驱动电路对电流进行整流滤波后去除瞬时脉冲变化和杂波干扰，输出稳定的直流电压至功率驱动电路中的逆变电路，经逆变电路进行逆变后转变为交流电为电机提供稳定的工作电压。
[0018]光电编码器输入端与电机相连，输出端连接在单片机和现场可编程门阵列上，光电编码器用于测量电机转速并将速度信号转化为电信号传输至单片机，将故障信息反馈至现场可编程门阵列。光电编码器选用多摩川有限公司生产的光电编码器，其型号为TS5667N253。TS5667N253型光电编码器为绝对式光电编码器，可以可直接读取电机初始位置，周期精度更高及无误差累积。当电机转速异常，光电编码器将信息传递至现场可编程门阵列，现场可编程门阵列输出信号至功率驱动电路，进而对电机进行调节，使得电机恢复正常运行。
[0019]电流传感器一端连接在电机的输入端，另一端连接在单片机上，电流传感器用于检测电机电流大小。电流传感器选用托肯电子科技有限公司生产的电流传感器，其型号为TBC50SY。TBC50SY型电流传感器为闭环式霍尔电流传感器，实时将电机的电流反馈至单片机，为单片机对电机的运行状态进行监测，防止短路和断路故障。
[0020]触控芯片选用芯成半导体有限公司生产的触控芯片，其型号为TTP224N-BSB。触控芯片一端与单片机相连，另一端与触控屏相连，触控芯片用于对触控点进行检测并将触控点电压变化传递至单片机。触控屏用于提供触控界面，用于信息显示。
[0021]RS232总线一端与单片机相连，一端与PC端相连，RS232总线用作串行通信通道。JTAG仿真器I 一端与单片机相连，另一端与PC端相连，JTAG仿真器I用于对单片机进行仿真调试。JTAG仿真器II 一端与单片机相连，另一端与PC端相连，JTAG仿真器II用于对现场可编程门阵列进行仿真调试。PC端用于提供显示界面，对单片机和现场可编程门阵列的功能进行改变。系统在运行过程中，随着误差的累积会出现程序错误，或者在需要进行升级时也需要改写程序功能。利用JTAG仿真器I对单片机进行仿真调试，利用JTAG仿真器II对现场可编程门阵列进行仿真调试，使系统具备升级功能。
[0022]当然上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种永磁同步电机控制系统，包括电可擦可编程只读存储器、随机动态存储器、单片机、现场可编程门阵列、功率驱动电路、开关电源、电机、光电编码器、电流传感器、触控芯片、触控屏、RS232总线、JTAG仿真器1、JTAG仿真器II和PC端，其特征在于:电可擦可编程只读存储器与单片机相连，电可擦可编程只读存储器用于扩展单片机的存储空间，存储数据并供单片机调用所存储数据；随机动态存储器与单片机相连，随机动态存储器用于存储程序和数据；单片机与现场可编程门阵列相连，单片机用于接收处理信号，输出时钟指令和脉冲调制指令至现场可编程门阵列；功率驱动电路输入端与现场可编程门阵列和开关电源相连，另一端与电机相连，功率驱动电路用于对现场可编程门阵列的脉冲宽度调制信号进行放大，对开关电源输入信号进行整流、滤波和逆变处理；开关电源与单片机、现场可编程门阵列和功率驱动电路相连并提供电能；光电编码器输入端与电机相连，输出端连接在单片机和现场可编程门阵列上，光电编码器用于测量电机转速并将速度信号转化为电信号传输至单片机，将故障信息反馈至现场可编程门阵列；电流传感器一端连接在电机的输入端，另一端连接在单片机上，电流传感器用于检测电机电流大小；触控芯片一端与单片机相连，另一端与触控屏相连，触控芯片用于对触控点进行检测并将触控点电压变化传递至单片机；触控屏用于提供触控界面，用于信息显示；RS232总线一端与单片机相连，一端与PC端相连，RS232总线用作串行通信通道；JTAG仿真器I 一端与单片机相连，另一端与PC端相连，JTAG仿真器I用于对单片机进行仿真调试JTAG仿真器II 一端与单片机相连，另一端与PC端相连，JTAG仿真器II用于对现场可编程门阵列进行仿真调试；PC端用于提供显示界面，对单片机和现场可编程门阵列的功能进行改变。2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机控制系统，其特征在于:所述单片机选用德州仪器有限公司生产的单片机，其型号为TMS320F2812。3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机控制系统，其特征在于:所述光电编码器选用多摩川有限公司生产的光电编码器，其型号为TS5667N253。4.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机控制系统，其特征在于:所述电流传感器选用托肯电子科技有限公司生产的电流传感器，其型号为TBC50SY。5.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机控制系统，其特征在于:所述触控芯片选用芯成半导体有限公司生产的触控芯片，其型号为TTP224N-BSB。
【专利摘要】本实用新型涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种永磁同步电机控制系统，对永磁电机进行精确控制，系统具备纠错和报警能力，能及时对故障进行排除，提高了可靠性。单片机用于接收处理信号，输出时钟指令和脉冲调制指令至现场可编程门阵列。功率驱动电路用于对现场可编程门阵列的脉冲宽度调制信号进行放大，对开关电源输入信号进行整流、滤波和逆变处理。光电编码器用于测量电机转速并将速度信号转化为电信号传输至单片机，将故障信息反馈至现场可编程门阵列。电流传感器用于检测电机电流大小。JTAG仿真器Ⅰ用于对单片机进行仿真调试。TAG仿真器Ⅱ用于对现场可编程门阵列进行仿真调试。
【IPC分类】H02P6/00
【公开号】CN204696969
【申请号】CN201520477108
【发明人】赵梦伟, 田华文, 许力, 李晓华, 汪时武
【申请人】赵梦伟
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月1日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种永磁同步电机控制系统。
【背景技术】
[0002]随着电力电子学、微电子学、传感技术、电机控制理论和微机控制技术的迅猛发展，尤其是先进控制策略的成功应用，交流伺服系统的研宄和应用，已取得了极大的进步，已具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能。交流伺服系统按其采用的驱动电动机的类型来分，主要有两大类:永磁同步电动机交流伺服系统和感应式异步电动机交流伺服系统。其中，永磁同步电动机交流伺服系统具备十分优良的低速性能，并可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了高性能伺服驱动的要求。并且随着永磁材料性能的大幅度提高和价格的降低，其在工业生产自动化领域中的应用将越来越广泛，目前已成为交流伺服系统的主流。近年来，国内也开始了永磁同步伺服系统的研宄，在理论与实验研宄方面已取得了很大进步，但仍有许多不足，无论从可靠性上还是稳定性上，永磁同步电机的控制仍然是一个难题。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型主要解决的技术问题是:提供一种永磁同步电机控制系统，对永磁电机进行精确控制，系统具备纠错和报警能力，能及时对故障进行排除，提高了可靠性。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种永磁同步电机控制系统，包括电可擦可编程只读存储器、随机动态存储器、单片机、现场可编程门阵列、功率驱动电路、开关电源、电机、光电编码器、电流传感器、触控芯片、触控屏、RS232总线、JTAG仿真器1、JTAG仿真器II和PC端，对永磁电机进行精确控制，系统具备纠错和报警能力，能及时对故障进行排除，提高了可靠性。
[0005]电可擦可编程只读存储器与单片机相连，电可擦可编程只读存储器用于扩展单片机的存储空间，存储数据并供单片机调用所存储数据。随机动态存储器与单片机相连，随机动态存储器用于存储程序和数据。单片机与现场可编程门阵列相连，单片机用于接收处理信号，输出时钟指令和脉冲调制指令至现场可编程门阵列。功率驱动电路输入端与现场可编程门阵列和开关电源相连，另一端与电机相连，功率驱动电路用于对现场可编程门阵列的脉冲宽度调制信号进行放大，对开关电源输入信号进行整流、滤波和逆变处理。开关电源与单片机、现场可编程门阵列和功率驱动电路相连并提供电能。光电编码器输入端与电机相连，输出端连接在单片机和现场可编程门阵列上，光电编码器用于测量电机转速并将速度信号转化为电信号传输至单片机，将故障信息反馈至现场可编程门阵列。电流传感器一端连接在电机的输入端，另一端连接在单片机上，电流传感器用于检测电机电流大小。触控芯片一端与单片机相连，另一端与触控屏相连，触控芯片用于对触控点进行检测并将触控点电压变化传递至单片机。触控屏用于提供触控界面，用于信息显示。RS232总线一端与单片机相连，一端与PC端相连，RS232总线用作串行通信通道。JTAG仿真器I 一端与单片机相连，另一端与PC端相连，JTAG仿真器I用于对单片机进行仿真调试。JTAG仿真器II 一端与单片机相连，另一端与PC端相连，JTAG仿真器II用于对现场可编程门阵列进行仿真调试。PC端用于提供显示界面，对单片机和现场可编程门阵列的功能进行改变。
[0006]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种永磁同步电机控制系统所述的单片机选用德州仪器有限公司生产的单片机，其型号为TMS320F2812。
[0007]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种永磁同步电机控制系统所述的光电编码器选用多摩川有限公司生产的光电编码器，其型号为TS5667N253。
[0008]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种永磁同步电机控制系统所述的电流传感器选用托肯电子科技有限公司生产的电流传感器，其型号为TBC50SY。
[0009]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种永磁同步电机控制系统所述的触控芯片选用芯成半导体有限公司生产的触控芯片，其型号为TTP224N-BSB。
[0010]本实用新型一种永磁同步电机控制系统的有益效果为:
[0011]a.能对永磁同步电机进行精确控制；
[0012]b.具备故障诊断能力，可靠性尚；
[0013]c.系统扩展性高。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型一种永磁同步电机控制系统的系统框图。
【具体实施方式】
[0015]在图1中，本实用新型涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种永磁同步电机控制系统，包括电可擦可编程只读存储器、随机动态存储器、单片机、现场可编程门阵列、功率驱动电路、开关电源、电机、光电编码器、电流传感器、触控芯片、触控屏、RS232总线、JTAG仿真器1、JTAG仿真器II和PC端，对永磁电机进行精确控制，系统具备纠错和报警能力，能及时对故障进行排除，提高了可靠性。
[0016]电可擦可编程只读存储器与单片机相连，电可擦可编程只读存储器用于扩展单片机的存储空间，存储数据并供单片机调用所存储数据。随机动态存储器与单片机相连，随机动态存储器用于存储程序和数据。单片机与现场可编程门阵列相连，单片机用于接收处理信号，输出时钟指令和脉冲调制指令至现场可编程门阵列。单片机选用德州仪器有限公司生产的单片机，其型号为TMS320F2812。单片机支持分析和断点功能、硬件实时调试功能，便于后续的性能更改。单片机提供了低成本、低功耗和高性能的处理能力，适合于电机的数字式运动控制。
[0017]功率驱动电路输入端与现场可编程门阵列和开关电源相连，另一端与电机相连，功率驱动电路用于对现场可编程门阵列的脉冲宽度调制信号进行放大，对开关电源输入信号进行整流、滤波和逆变处理。功率驱动电路根据脉冲宽度调制信号调节电机的转速和功率。开关电源的电流干扰较大，直接给电机供电的话会造成电流 不稳的情况，利用功率驱动电路对电流进行整流滤波后去除瞬时脉冲变化和杂波干扰，输出稳定的直流电压至功率驱动电路中的逆变电路，经逆变电路进行逆变后转变为交流电为电机提供稳定的工作电压。
[0018]光电编码器输入端与电机相连，输出端连接在单片机和现场可编程门阵列上，光电编码器用于测量电机转速并将速度信号转化为电信号传输至单片机，将故障信息反馈至现场可编程门阵列。光电编码器选用多摩川有限公司生产的光电编码器，其型号为TS5667N253。TS5667N253型光电编码器为绝对式光电编码器，可以可直接读取电机初始位置，周期精度更高及无误差累积。当电机转速异常，光电编码器将信息传递至现场可编程门阵列，现场可编程门阵列输出信号至功率驱动电路，进而对电机进行调节，使得电机恢复正常运行。
[0019]电流传感器一端连接在电机的输入端，另一端连接在单片机上，电流传感器用于检测电机电流大小。电流传感器选用托肯电子科技有限公司生产的电流传感器，其型号为TBC50SY。TBC50SY型电流传感器为闭环式霍尔电流传感器，实时将电机的电流反馈至单片机，为单片机对电机的运行状态进行监测，防止短路和断路故障。
[0020]触控芯片选用芯成半导体有限公司生产的触控芯片，其型号为TTP224N-BSB。触控芯片一端与单片机相连，另一端与触控屏相连，触控芯片用于对触控点进行检测并将触控点电压变化传递至单片机。触控屏用于提供触控界面，用于信息显示。
[0021]RS232总线一端与单片机相连，一端与PC端相连，RS232总线用作串行通信通道。JTAG仿真器I 一端与单片机相连，另一端与PC端相连，JTAG仿真器I用于对单片机进行仿真调试。JTAG仿真器II 一端与单片机相连，另一端与PC端相连，JTAG仿真器II用于对现场可编程门阵列进行仿真调试。PC端用于提供显示界面，对单片机和现场可编程门阵列的功能进行改变。系统在运行过程中，随着误差的累积会出现程序错误，或者在需要进行升级时也需要改写程序功能。利用JTAG仿真器I对单片机进行仿真调试，利用JTAG仿真器II对现场可编程门阵列进行仿真调试，使系统具备升级功能。
[0022]当然上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种永磁同步电机控制系统，包括电可擦可编程只读存储器、随机动态存储器、单片机、现场可编程门阵列、功率驱动电路、开关电源、电机、光电编码器、电流传感器、触控芯片、触控屏、RS232总线、JTAG仿真器1、JTAG仿真器II和PC端，其特征在于:电可擦可编程只读存储器与单片机相连，电可擦可编程只读存储器用于扩展单片机的存储空间，存储数据并供单片机调用所存储数据；随机动态存储器与单片机相连，随机动态存储器用于存储程序和数据；单片机与现场可编程门阵列相连，单片机用于接收处理信号，输出时钟指令和脉冲调制指令至现场可编程门阵列；功率驱动电路输入端与现场可编程门阵列和开关电源相连，另一端与电机相连，功率驱动电路用于对现场可编程门阵列的脉冲宽度调制信号进行放大，对开关电源输入信号进行整流、滤波和逆变处理；开关电源与单片机、现场可编程门阵列和功率驱动电路相连并提供电能；光电编码器输入端与电机相连，输出端连接在单片机和现场可编程门阵列上，光电编码器用于测量电机转速并将速度信号转化为电信号传输至单片机，将故障信息反馈至现场可编程门阵列；电流传感器一端连接在电机的输入端，另一端连接在单片机上，电流传感器用于检测电机电流大小；触控芯片一端与单片机相连，另一端与触控屏相连，触控芯片用于对触控点进行检测并将触控点电压变化传递至单片机；触控屏用于提供触控界面，用于信息显示；RS232总线一端与单片机相连，一端与PC端相连，RS232总线用作串行通信通道；JTAG仿真器I 一端与单片机相连，另一端与PC端相连，JTAG仿真器I用于对单片机进行仿真调试JTAG仿真器II 一端与单片机相连，另一端与PC端相连，JTAG仿真器II用于对现场可编程门阵列进行仿真调试；PC端用于提供显示界面，对单片机和现场可编程门阵列的功能进行改变。2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机控制系统，其特征在于:所述单片机选用德州仪器有限公司生产的单片机，其型号为TMS320F2812。3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机控制系统，其特征在于:所述光电编码器选用多摩川有限公司生产的光电编码器，其型号为TS5667N253。4.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机控制系统，其特征在于:所述电流传感器选用托肯电子科技有限公司生产的电流传感器，其型号为TBC50SY。5.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机控制系统，其特征在于:所述触控芯片选用芯成半导体有限公司生产的触控芯片，其型号为TTP224N-BSB。
【专利摘要】本实用新型涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种永磁同步电机控制系统，对永磁电机进行精确控制，系统具备纠错和报警能力，能及时对故障进行排除，提高了可靠性。单片机用于接收处理信号，输出时钟指令和脉冲调制指令至现场可编程门阵列。功率驱动电路用于对现场可编程门阵列的脉冲宽度调制信号进行放大，对开关电源输入信号进行整流、滤波和逆变处理。光电编码器用于测量电机转速并将速度信号转化为电信号传输至单片机，将故障信息反馈至现场可编程门阵列。电流传感器用于检测电机电流大小。JTAG仿真器Ⅰ用于对单片机进行仿真调试。TAG仿真器Ⅱ用于对现场可编程门阵列进行仿真调试。
【IPC分类】H02P6/00
【公开号】CN204696969
【申请号】CN201520477108
【发明人】赵梦伟, 田华文, 许力, 李晓华, 汪时武
【申请人】赵梦伟
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月1日
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