永磁同步电机功率驱动电路分析设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com计算机测量与控制．2007．15(8)ComputerMeasurement&Control设计与应用文章编号：1671—4598(2007)O8—1060一O3中图分类号：TP351文献标识码：A永磁同步电机功率驱动电路的分析与设计蒋复岱，周国荣(中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙4l0083)摘要：以小功率三相永磁同步电动机为控制对象，推导出交流伺服系统中功率驱动电路的设计原理与方法，详细介绍了主电路的拓扑结构和重要元器件的参数设计过程，同时为了便于实现永磁同

2、步电机的闭环控制，为系统的主要信号设计了相应的检测电路．并在此基础上设计了完善的保护电路；此外．为了解决功率驱动电路中电源种类繁多的问题．提出了一种基于开关电源技术的系统电源解决方案；实际应用表明，据此开发的功率驱动电路性能稳定．功能完善．具有很高的可靠性。关键词：永磁同步电机；主电路；信号检测电路；保护电路AnalysisandDesignofPowerCircuitforPermanentMagnetSynchronousMotorJiangFudai，ZhouGuorong(CollegeofInforma

3、tionScienceandEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)Abstract：Thispapermakespermanentmagnetsynchronousmotorsofsmall—powerasobjects，derivesthedesignprincipleandapproachofpowercircuitforACservosystems．Thetopologystructureanddesignprocessofimpor

4、tantelementsparametersareintroducedindetail．Meanwhile．torealizetheclose-loopcontrolofPMSM，therelevantdetectioncircuitsaredesignedtocollectmainsignals．onwhich●theprotectioncircuitsaresetup．Moreover，apowersupplysolutionbasedonswitchpowertechnologyispresentedtos

5、ettleforthevarietyofDCpowersupplyinthesystem．Thepracticalresultsshowthatthepowercircuitsfollowedtheaboveprinciplehavestableperformance．completefunctionandhighreliability．Keywords：permanentmagnetsynchronousmotor；powercircuit；signaldetectingcircuit；protectionci

6、rcuit故障检测及保护电路等各个方面进行了分析，并在此基础上提0前言出一套功率驱动电路的设计方法。设计所参考的永磁同步电机永磁同步电机(PMSM)因具有功率密度大、效率高、结的主要参数如下：额定电压为92V，额定电流为1．6A，额定构紧凑、免维护等优点，在机械制造、工业机器人、航空航天功率为200W。等领域得到了越来越广泛的研究和应用_1]。永磁同步电机通常需要与相应的驱动器配套使用，才能发挥其优越的性能，驱动1主电路参数设计器为永磁同步电机提供驱动电源并对电机的运动参数进行精确在交流伺服系统中，永磁同步电机作

7、为被控对象，是一个控制。根据驱动器的功能，同时考虑到电气隔离等因素，永磁重要的机电能量转换元件。要使电机安全可靠地运行，达到各同步电机驱动器在硬件上主要由两块电路板组成：功率驱动板种控制性能，必须合理设计主电路参数，使之与电机相匹配。和控制板。前者主要实现功率变换，利用电力半导体开关器件1．1主电路拓扑结构的通断将工频电源变换为驱动电机所需要的三相交流电源；后对于中小功率永磁同步电机驱动器．主回路一般采用交一者实现整个系统的闭环控制算法，为功率驱动板的开关器件提直一交电压型变换器，电路拓扑如图l所示。电网侧采用不

8、可供PWM信号，完成对电机运动参数(如转矩、速度和位置)控整流桥，功率因数高；中问电容滤波，构成直流侧；逆变器的控制。为六臂逆变桥．6个开关元件各反并联续流二极管，按一定调对于永磁同步电机的控制而言，控制算法固然至关重要，制策略控制，输出三相交流。这种主电路拓扑已久经考验，性同时功率驱动电路设计的好坏也是决定其能否正常工作以及进能可靠。一步实用化的关键。目前，大部分关于永