東莞電機丨永磁同步直線電機伺服控制系統的硬件設計的簡單介紹

東莞電機丨永磁同步直線電機伺服控制系統的硬件設計的詳細信息

功率模塊的主電路拓撲結構為典型的交直交變頻結構，由整流電路、逆變電路以及相應的保護電路組成。主電路在上電后，經熱敏電阻連至直流側電路，當達輸入電壓達一定值后，繼電器吸合，從而使得主電路導通，最終實現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斷，最終實現環球電機驅動。

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交流電經過二極管不可控整流產生的，實驗采用的整流電路，采用大電容C進行痺波，以獲取穩定的直流電壓，同時采用大電容C還能夠對因感性負載而產生的無功功率起到緩沖作用。當對電路突然上電時，因電容的容值很大，會使得整流電路相當于短路，致使充電電流過大，進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，當充電完成后，延時開關閉合，將短路，從而減少了系統運行時的附加損耗。

濾波電容在功率變換器中不僅起到了濾波的作用，而且還能在電機制動時吸收系統動能。但因為不控二極管整流電路沒有能量回饋功能，所以當電機處于制動狀態時，系統只能將電機動能對電容進行充電，進而使得電容兩端產生“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，但在較大負載或者大功率的系統中，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制動時的一部分動能，即當電容兩端的“泵升電壓”達到一定幅值后，通過控制開關器件0導通，接通^的分流電路。

2.逆變電路

實驗中的逆變器電路采用的是三相電壓型橋式逆變電路，出于簡化電路設計的目的，可以直接釆用智能功率模塊IPM(IntelligentPowerModule),IPM是集成柵極驅動、功率變換以及保護電路的智能功率模塊，所以采用IPM可以大幅度地減少系統設計時間，同時采用IPM可以更好地提高系統的抗干擾性與可靠性，實驗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.保護電路

為提高電機系統的可靠性，設計保護電路，電路包含有過壓、過流、欠壓、電源掉電、電機制動以及IPM故障等相關的保護功能。同時為避免強電干擾弱電信號，在這兩者間用髙速光耦進行隔離，使得故障信號在經過電平轉換后再傳入F2812中。

4.開關電源

開關電源為系統中多種設備進行供電，是系統中重要的一部分。本實驗系統主要用到的直流電源為：+15V、+5V、+24V。其中IPM功率驅動模塊需要四路獨立的+15V電源，繼電器需+24V電源對其進行供電，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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