一種永磁交流同步電機驅(qū)動用llc多路輸出輔助電源電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于電機輸出輔助電源技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種永磁交流同步電機驅(qū)動用 LLC多路輸出輔助電源電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁交流同步電機作為工業(yè)機器人、數(shù)控機床等先進自動化設(shè)備驅(qū)動裝置的關(guān)鍵 部件，其性能直接決定著設(shè)備的運行能力。要進一步提高永磁交流同步電機控制系統(tǒng)的性 能，采用先進控制策略是其中一個重點發(fā)展方向。在實現(xiàn)先進控制算法時，需對永磁交流同 步電機的相電流實時采樣，參與計算。
[0003] 目前高性能永磁交流同步電機控制系統(tǒng)的相電流采樣一般采用霍爾電流傳感器， 即將霍爾電流傳感器串入伺服電機相線中，利用原邊導(dǎo)線的電磁場原理將相線的電流信號 轉(zhuǎn)換為比例關(guān)系的模擬電壓信號，最后通過坐標(biāo)變換將相電流PA服變換、CLA服變換變換成 正交的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，最終實現(xiàn)電流的精確控制。而永磁交流同步電機相電流采樣 電路的精度和穩(wěn)定性除了霍爾電流傳感器精度外，還與電流采樣電路的供電電源性能、驅(qū) 動板電磁干擾有關(guān)?，F(xiàn)有永磁交流同步電機控制系統(tǒng)驅(qū)動用電源多采用反激式多路輸出開 關(guān)電源，其缺點是:開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷時出現(xiàn)過大的電流上升率和電壓上升率，導(dǎo)致較高 的電磁干擾，同時產(chǎn)生諧波污染，降低了霍爾電流傳感器測量相電流的精度，即降低永磁交 流同步電機先進控制算法的控制效果。因此，高性能永磁交流同步電機控制系統(tǒng)需要一個 低電磁干擾、高穩(wěn)定性的驅(qū)動電源。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的是提供一種永磁交流同步電機驅(qū)動用化C多路輸出輔助電源電 路，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的永磁交流同步電機控制系統(tǒng)中電磁干擾較高、穩(wěn)定性較低的 問題。
[0005] 本實用新型所采用的技術(shù)方案是，一種永磁交流同步電機驅(qū)動用化C多路輸出輔 助電源電路，包括:直流電壓輸入端、變頻控制器、功率開關(guān)管、LlX諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器Tl;
[0006] 所述功率開關(guān)管包括Ql和Q2;
[0007] 所述化打皆振網(wǎng)絡(luò)包括電容Cpl、勵磁電感Lp和諧振電感Lsl;
[000引所述變壓器Tl包括:初級繞組化和五個次級繞組NS1、NS2、NS3、NS4、NS5。
[0009] 進一步的，諧振電感Lsl為獨立電感或者變壓器Tl的漏感。
[0010] 進一步的，次級NS2與NSl繞組輸出穩(wěn)定的用于低電磁干擾、高穩(wěn)定性的霍爾電流 傳感器工作電源的± 15V電源。
[0011] 進一步的，次級繞組NSl、NS2和NS3的地線共地。
[0012] 本實用新型的有益效果是:所有開關(guān)器件及二極管都實現(xiàn)軟開關(guān)，具有高效率的 特點；在可W穩(wěn)定的輸出電壓的同時，還要具有較低的EMI，對永磁交流同步電機控制主電 路不產(chǎn)生干擾;提高了霍爾電流傳感器測量相電流的精度，可很好的發(fā)揮先進控制算法在 永磁交流同步電機系統(tǒng)的控制效果。
【附圖說明】
[oou]圖巧本發(fā)明永磁交流同步電機驅(qū)動用多路輸出UX輔助電源的系統(tǒng)示意圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明永磁交流同步電機控制板巧V電源控制系統(tǒng)示意圖。
[0015] 圖3為本發(fā)明霍爾電流傳感器正負(fù)15V雙電源電路示意圖。
[0016] 圖中，1、直流電壓輸入端;2、變頻控制器;3、半橋電路;4、諧振網(wǎng)絡(luò);5、變壓器T1。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0018] -種永磁交流同步電機驅(qū)動用化C多路輸出輔助電源電路，如圖1所示，包括:LLC 諧振半橋變換器的直流電壓輸入端1，為前級功率因數(shù)校正輸出直流電壓;變頻控制器2;
[0019] 功率開關(guān)管Q1、Q2構(gòu)成的半橋電路3;
[0020] 通過變頻控制器輸出變頻驅(qū)動信號驅(qū)動后級的化C諧振網(wǎng)絡(luò)4;化C諧振網(wǎng)絡(luò)4包括 一個電容Cpl,兩個電感，分別為勵磁電感Lp和諧振電感Lsl,其中串聯(lián)諧振電感Lsl可W是 獨立的電感，也可W是變壓器Tl的漏感；
[0021] 變壓器T15,包括一個初級繞組化和五個次級繞組NS1、NS2、NS3、NS4、NS5，變壓器 Tl用于實現(xiàn)電源能量的變換，同時又將前級的輸入網(wǎng)絡(luò)、諧振網(wǎng)絡(luò)與后級的整流電路進行 了電氣隔離。其中：NS1、NS2輸出±15V，經(jīng)直流電壓輸入端-直流電壓輸入端變換器后，產(chǎn)生 低電磁干擾、高穩(wěn)定性的正負(fù)15V雙電源，提供霍爾電流傳感器工作電源;Ns3輸出巧V，為控 制板CPU電源，NS1、NS2、NS3地線DGND共地;NS4輸出+ 12V，為永磁交流同步電機驅(qū)動板繼電 器供電；NS5輸出+ 15V，提供電機驅(qū)動IPM電源。為了防止不同電壓間相互串?dāng)_，S個系統(tǒng)的 電壓輸出地DGND、PGND、CGND是分開設(shè)置的，利用化C諧振電路的零電壓和零電流導(dǎo)通、抗干 擾能力強等的特性，為永磁交流同步電機驅(qū)動與控制提供一個良好的工作環(huán)境。
[0022] 實施例：一種永磁交流同步電機驅(qū)動用化C多路輸出輔助電源電路的具體技術(shù)方 案如下：
[0023] (1)控制板CPU電源巧V
[0024] LLC諧振變換器存在兩個諧振頻率，一個為串聯(lián)諧振電容和串聯(lián)諧振電感產(chǎn)生的 串聯(lián)諧振頻率：/。=1/2^^居^，另一個為串聯(lián)諧振電容、串聯(lián)諧振電感和并聯(lián)諧振電感產(chǎn) 生的串并聯(lián)諧振頻率：.知=l/2江來LpA、)'Cp，反饋變頻控制器輸出可變頻率的近似0.5占 空比的驅(qū)動信號，驅(qū)動信號頻率在f Sl和fs2之間。
[0025] 變頻控制器電路包括:+5V信號通過電壓取樣、誤差比較、誤差放大、反饋等反饋控 制電路。在NS3中連接到輸出電容EC3的整流二極管D5、D6構(gòu)成了全波整流電路，次級NS3繞 組輸出的巧V信號作為變頻控制器電路的輸入信號，變頻控制器根據(jù)電源巧V的誤差輸出可 變頻率的驅(qū)動信號，導(dǎo)通和關(guān)閉功率開關(guān)管Ql、Q2來控制次級NS3繞組輸出穩(wěn)定的巧V電源。 如圖2所示。
[00%] (2)霍爾電流傳感器±15V雙電源
[0027]在NS2中連接到輸出電容EC2的整流二極管D3、D4構(gòu)成了全波整流電路，整流二極 管D3、D4的陽極分別接到NS2的兩端，陰極連接至化C2的正極，NS2繞組的中屯、抽頭與輸出電 容EC2的負(fù)極相連共同接到輸出地DGND，輸出霍爾電流傳感器正電源。
[0028] 而NSl繞組的同名端在下端，構(gòu)成全波整流電路，輸出霍爾電流傳感器負(fù)電源。整 流二極管D1、D2陰極分別接到NSl的兩端，陽極連接到ECl的負(fù)極，NSl繞組的中屯、抽頭與輸 出電容ECl的陽極相連共同接到輸出地DGND，輸出霍爾電流傳感器負(fù)電源。
[0029] 該多路輸出化C輔助電源的變頻控制器W永磁同步電機控制板電源巧V的誤差作 為控制信號，在控制板負(fù)載變化的范圍內(nèi)，設(shè)計NS2與NSl繞組輸出功率范圍18V-24V/0.1A， 采用小功率直流電壓輸入端-直流電壓輸入端線性降壓模塊，輸出穩(wěn)定的±15V電源，作為 低電磁干擾、高穩(wěn)定性的霍爾電流傳感器工作電源。如圖3所示。
[0030] (3)電機驅(qū)動IPM工作電源和繼電器電路電源
[0031] NS4、NS5與輸出電容EC4、EC5，W及整流二極管構(gòu)成了全波整流電路，輸出的電壓 并不穩(wěn)定在12V、15V，會根據(jù)本身負(fù)載大小、變頻控制器輸出的可變頻率的驅(qū)動信號產(chǎn)生變 化。而電機驅(qū)動IPM模塊與繼電器電路模塊的正常工作電壓范圍都比較大，因此本發(fā)明中可 根據(jù)電源巧V控制板負(fù)載變化范圍，設(shè)計NS5繞組輸出繼電器電路電源功率范圍12V-16V/ 0.3A。而NS4繞組輸出電機驅(qū)動IPM工作電源的電壓和功率范圍需根據(jù)具體IPM模塊設(shè)計。本 發(fā)明應(yīng)用于200W-1000W永磁交流同步伺服電機，設(shè)計NS4繞組輸出電源范圍15V-19V/0.5A。
【主權(quán)項】
1. 一種永磁交流同步電機驅(qū)動用LLC多路輸出輔助電源電路，其特征在于，包括:直流 電壓輸入端(1)、變頻控制器⑵、功率開關(guān)管⑶、LLC諧振網(wǎng)絡(luò)(4)、變壓器Tl(5); 所述功率開關(guān)管(3)包括Q1和Q2; 所述LLC諧振網(wǎng)絡(luò)(4)包括電容Cp1、勵磁電感Lp和諧振電感Ls1; 所述變壓器T1 (5)包括:初級繞組Np和五個次級繞組NS1、NS2、NS3、NS4、NS5。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁交流同步電機驅(qū)動用LLC多路輸出輔助電源電路，其 特征在于，所述諧振電感Lsl為獨立電感或者變壓器T1的漏感。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁交流同步電機驅(qū)動用LLC多路輸出輔助電源電路，其 特征在于，所述次級NS2與NS1繞組輸出穩(wěn)定的用于低電磁干擾、高穩(wěn)定性的霍爾電流傳感 器工作電源的±15V電源。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁交流同步電機驅(qū)動用LLC多路輸出輔助電源電路，其 特征在于，所述次級繞組NS1、NS2和NS3的地線共地。
【專利摘要】本實用新型公開了一種永磁交流同步電機驅(qū)動用LLC多路輸出輔助電源電路，包括：直流電壓輸入端、變頻控制器、功率開關(guān)管、LLC諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器T1；所述功率開關(guān)管包括Q1和Q2；所述LLC諧振網(wǎng)絡(luò)包括電容Cp1、勵磁電感Lp和諧振電感Ls1；所述變壓器T1包括：初級繞組Np和五個次級繞組NS1、NS2、NS3、NS4、NS5。本實用新型的所有開關(guān)器件及二極管都實現(xiàn)軟開關(guān)，具有高效率的特點；在可以穩(wěn)定的輸出電壓的同時，還要具有較低的EMI，對永磁交流同步電機控制主電路不產(chǎn)生干擾；提高了霍爾電流傳感器測量相電流的精度，可很好的發(fā)揮先進控制算法在永磁交流同步電機系統(tǒng)的控制效果。
【IPC分類】H02M3/335
【公開號】CN205142013
【申請?zhí)枴緾N201520911151
【發(fā)明人】蔣學(xué)程
【申請人】閩江學(xué)院
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月16日