[实用新型]一种无速度传感器异步电机控制器

说明书

技术领域

本实用新型属于异步电机变频控制领域，特别涉及一种无速度传感器异步电机控制器。 

背景技术

在高性能的异步电动机控制系统中，转速的闭环控制环节一般是必不可少的。通常，采用光电码盘等速度传感器来进行转速检测，并反馈转速信号。但是，由于速度传感器的安装给系统带来一些缺陷：系统的成本增加；安装不当将影响测速的精度；电动机轴上的体积增大，破坏了异步电机的简单坚固的特点；在恶劣的环境下，码盘工作的精度易受环境的影响。无速度传感器控制是用观测器观测的速度来代替使用编码器等速度传感器采集的速度的控制方法，通过这种方法，可以克服传统测速方法带来的一系列问题，提高系统稳定性，降低系统实现成本。 

实用新型内容

本实用新型提供了一种可用上位机监控的无速度传感器异步电机控制器。 

本实用新型的技术方案为： 

该控制器包括上位机，单片机最小系统，电压型PWM逆变器，三相异步电机电机和信号采集模块，其中信号采集模块包括电流信号采集和电压信号采集。

各部分的连接关系为： 

上位机通过RS-232串口与单片机最小系统通信，单片机最小系统的输出接口通过光电隔离电路与电压型PWM逆变器连接，逆变器输出三相信号经过滤波电路后驱动三相异步电机旋转。此外，在逆变器电路里设有电流、电压信号采集电路，将采集到的信号反馈给单片机最小系统。

所述单片机最小系统采用DSPTMS320F2812单片机，其最小系统电路包括时钟电路、复位电路、ISP下载线接口电路等。 

所述电压型PWM逆变器选用IGBT功率器件作为主器件，并用日本富士公司生产的高速型IGBT专用驱动模块EXB841驱动该电路。 

所述信号采集模块包括电流信号采集和电压信号采集，电流信号采集通过带霍尔传感器的LEM模块实现，电压信号采集通过AD289J模块来实现。 

本实用新型的有益效果为： 

本控制器不仅适用于无法安装外部测速传感器的异步电机调速场合，也适用于一般的调速系统以节省测速传感器的购买、安装和维护费用，经济实用。此外本控制器的调速范围大、稳速精度高。

附图说明

图1为所述控制器的结构框图； 

图2为所述控制器的工作原理图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种无速度传感器异步电机控制器，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。 

如图1所示为整个控制器各模块的结构框图，该控制器包括上位机，单片机最小系统，电压型PWM逆变器，三相异步电机电机和信号采集模块，其中信号采集模块包括电流信号采集和电压信号采集。 

通过PC平台上运行的Labview程序以及RS-232串口，上位机可以向单片机最小系统发送控制指令，而单片机可将当前控制器的运行参数发送给上位机实时显示。 

以DSPTMS320F2812为核心的单片机最小系统输出六路PWM波形经过光电隔离电路后送入到EXB841驱动模块中，以此控制逆变器IGBT 功率器件的通断，进而控制逆变器三相输出信号的调整改变，最终驱动三相异步电机以给定速度旋转。此外，在逆变器电路里设有电流、电压信号采集电路，前者靠带霍尔传感器的LEM模块来实现采样，后者靠AD289J模块来实现采样，最后将这些采样电路测得的各种信号反馈回单片机系统进行运算处理，并控制异步电机做出相应调整。 

如图２所示为所述控制器的工作原理图。给定转速用来控制转矩电流，给点磁链用来控制励磁电流。当前估计转速和估计磁链由实测的逆变器三相电压和电流信号经过CLARK变换和PARK变换后，由速度估计模型估算得到。给定转速作为控制目标与当前估计转速的差值进行ASR电流环PI运算，得到转矩电流。给定磁链与当前估计磁链的差值进行PI运算，得到励磁电流。转矩电流和励磁电流经过电压解耦运算，并经过PARK反变换后进行SVPWM调制，从而控制逆变器工作，实现变频调速。