[發(fā)明專利]基于無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)IP核的電機(jī)控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910073287.X
• 申請(qǐng)日: 2009-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101729013B
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊春玲;顧春陽(yáng);李憲全;陳宇;萬(wàn)鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P6/18
• 分類號(hào): H02P6/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張果瑞

1.基于無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)IP核的電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，它包括FPGA (1)、隔離電路(2)和多路并行模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣電路(3)，多路并行模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣電路(3) 接收無(wú)刷直流電機(jī)(4)的三相電壓采樣信號(hào)和母線電流采樣信號(hào)，并輸出給FPGA(1)， FPGA(1)輸出無(wú)刷直流電機(jī)控制信號(hào)通過(guò)隔離電路(2)給無(wú)刷直流電機(jī)(4)，

多路并行模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣電路(3)選用AD73360模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，

FPGA(1)包括無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)IP核(10)和NIOS?II軟核(11)，無(wú)位置 傳感器無(wú)刷直流電機(jī)IP核(10)和NIOS?II軟核(11)分別掛接在FPGA(1)內(nèi)部的總線 上，NIOS?II軟核(11)發(fā)出指令，通過(guò)FPGA(1)的總線傳達(dá)給無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電 機(jī)IP核(10)，所述指令包括采樣指令、輸入轉(zhuǎn)向信號(hào)、啟停信號(hào)和輸入轉(zhuǎn)速n，

無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)IP核(10)包括多路模數(shù)轉(zhuǎn)換接口單元(101)、反電勢(shì)過(guò) 零檢測(cè)單元(102)、三段式同步啟動(dòng)模塊(103)、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)負(fù)反饋PI調(diào)節(jié)器(104) 和PWM控制器(105)，

多路模數(shù)轉(zhuǎn)換接口單元(101)，用于將接收到的三相電壓采樣信號(hào)發(fā)送給反電勢(shì)過(guò)零 檢測(cè)單元(102)；還用于將接收到的母線電流采樣信號(hào)發(fā)送給轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)負(fù)反饋PI調(diào) 節(jié)器(104)；

反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)單元(102)，用于接收三相電壓采樣信號(hào)，還用于輸出無(wú)刷直流電機(jī) 的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)給轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)負(fù)反饋PI調(diào)節(jié)器(104)；

三段式同步啟動(dòng)模塊(103)，用于接收輸入轉(zhuǎn)向信號(hào)，還用于輸出開(kāi)環(huán)占空比控制信 號(hào)、開(kāi)環(huán)換相信號(hào)和開(kāi)/閉環(huán)控制信號(hào)給PWM控制器(105)以實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)的軟啟動(dòng)；

三段式同步啟動(dòng)模塊(103)包括預(yù)定位、加速和自動(dòng)切換三個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī) (4)的開(kāi)環(huán)軟啟動(dòng)，其中預(yù)定位是在輕載條件下，采用磁制動(dòng)式的電機(jī)轉(zhuǎn)子定位方式，采 用“連續(xù)兩次定位”的方法實(shí)現(xiàn)預(yù)定位；所述“連續(xù)兩次定位”的過(guò)程為：

在系統(tǒng)開(kāi)始上電時(shí)，任意給定一組觸發(fā)脈沖，在氣隙之中形成一個(gè)幅值恒定，方向不 變的磁通，所述任意給定一組觸發(fā)脈沖在一定時(shí)間內(nèi)將轉(zhuǎn)子強(qiáng)行定位于所述磁通的方向上， 第一次定位后，電機(jī)轉(zhuǎn)子d軸與定子繞組磁通方向重合，這樣就確定了電機(jī)轉(zhuǎn)子的初始位 置；在第一次定位的基礎(chǔ)上繼續(xù)導(dǎo)通下一個(gè)狀態(tài)作為第二次定位；

轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)負(fù)反饋PI調(diào)節(jié)器(104)，用于接收系統(tǒng)輸入的啟停信號(hào)、輸入轉(zhuǎn)速n 和反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)單元(102)輸出的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)，還用于輸出閉環(huán)占空比控制信號(hào)給 PWM控制器(105)；

PWM控制器(105)，用于接收系統(tǒng)輸入轉(zhuǎn)向信號(hào)、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)負(fù)反饋PI調(diào)節(jié)器(104) 輸出的閉環(huán)占空比控制信號(hào)、三段式同步啟動(dòng)模塊(103)為實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)軟啟動(dòng)依次 輸出的開(kāi)環(huán)占空比控制信號(hào)、開(kāi)環(huán)換相信號(hào)和開(kāi)/閉環(huán)控制信號(hào)和反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)單元 (102)輸出的閉環(huán)換相信號(hào)，還用于輸出無(wú)刷直流電機(jī)控制信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)IP核的電機(jī)控制系統(tǒng)，其 特征在于，反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)單元(102)由時(shí)鐘分頻模塊、反電勢(shì)相位轉(zhuǎn)換模塊、相位延遲 模塊和速度信號(hào)生成模塊四部分組成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)IP核的電機(jī)控制系統(tǒng)，其 特征在于，轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)負(fù)反饋PI調(diào)節(jié)器(104)在無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)IP核(10) 內(nèi)部對(duì)轉(zhuǎn)速、電流進(jìn)行雙閉環(huán)控制，參考量為輸入轉(zhuǎn)速n，反饋量為反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)單元 (102)計(jì)算輸出的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)和多路并行模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣電路(3)采集的母線電流采樣 信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)IP核的電機(jī)控制系統(tǒng)，其 特征在于，PWM控制器(105)進(jìn)行PWM調(diào)制，生成六路橋臂開(kāi)關(guān)信號(hào)用于作為無(wú)刷直流電 機(jī)(4)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。