东莞电机丨永磁同步直线电机伺服控制系统的硬件设计

东莞电机丨永磁同步直线电机伺服控制系统的硬件设计的简单介绍

东莞电机丨永磁同步直线电机伺服控制系统的硬件设计的详细信息

功率模块的主电路拓扑结构为典型的交直交变频结构，由整流电路、逆变电路以及相应的保护电路组成。主电路在上电后，经热敏电阻连至直流侧电路，当达输入电压达一定值后，继电器吸合，从而使得主电路导通，最终实现三相交流电整流过程，给IPM模块提供母线电压。F2812输出的6路PWM脉冲信号控制IPM三个桥臂的开通与关断，最终实现环球电机驱动。

1.整流电路

PWM功率变换器的直流母线电压通常是通过将电网交流电经过二极管不可控整流产生的，实验采用的整流电路，采用大电容C进行痺波，以获取稳定的直流电压，同时采用大电容C还能够对因感性负载而产生的无功功率起到缓冲作用。当对电路突然上电时，因电容的容值很大，会使得整流电路相当于短路，致使充电电流过大，进而容易将二极管击穿。所以，为防止上电时充电电流太大，需在整流器和滤波电容间安置一个限流电阻，当充电完成后，延时开关闭合，将短路，从而减少了系统运行时的附加损耗。

滤波电容在功率变换器中不仅起到了滤波的作用，而且还能在电机制动时吸收系统动能。但因为不控二极管整流电路没有能量回馈功能，所以当电机处于制动状态时，系统只能将电机动能对电容进行充电，进而使得电容两端产生“泵升电压”。一般电容的耐压能力有限，所以这就要求滤波电容的容量很大，但在较大负载或者大功率的系统中，仅靠大容量电容来吸收“泵升电压”明显是不可行的。所以，需要在电路中安装电阻来消耗系统制动时的一部分动能，即当电容两端的“泵升电压”达到一定幅值后，通过控制开关器件0导通，接通^的分流电路。

2.逆变电路

实验中的逆变器电路采用的是三相电压型桥式逆变电路，出于简化电路设计的目的，可以直接釆用智能功率模块IPM(IntelligentPowerModule),IPM是集成栅极驱动、功率变换以及保护电路的智能功率模块，所以采用IPM可以大幅度地减少系统设计时间，同时采用IPM可以更好地提高系统的抗干扰性与可靠性，实验中采用第五代智能功率模块IPMPS-21867,其耐压值为600V，额定电流为30A。

3.保护电路

为提高电机系统的可靠性，设计保护电路，电路包含有过压、过流、欠压、电源掉电、电机制动以及IPM故障等相关的保护功能。同时为避免强电干扰弱电信号，在这两者间用髙速光耦进行隔离，使得故障信号在经过电平转换后再传入F2812中。

4.开关电源

开关电源为系统中多种设备进行供电，是系统中重要的一部分。本实验系统主要用到的直流电源为：+15V、+5V、+24V。其中IPM功率驱动模块需要四路独立的+15V电源，继电器需+24V电源对其进行供电，控制电路板中的DSP芯片、电流采样电路以及直线光栅尺编码器接口电路都需要+5V直流电源供电。

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