[發(fā)明專利]多電機(jī)集群驅(qū)動控制技術(shù)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010221579.6
• 申請日: 2010-07-09
• 公開（公告）號: CN101895242A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 易振;董玉剛
• 申請（專利權(quán)）人: 江麓機(jī)電科技有限公司
• 主分類號: H02P5/60
• 分類號: H02P5/60
• 代理公司: 湖南省國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)辦公室專利中心 43102
• 代理人: 馮青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混合動力挖掘機(jī)上的多電機(jī)的集群驅(qū)動控制技術(shù)

背景技術(shù)

由于混合動力挖掘機(jī)上需要的電機(jī)多，并且各個電機(jī)的工作方式均不相同，目前國內(nèi)外相類似的產(chǎn)品中都是對每個的電機(jī)采用獨(dú)立的控制電路和驅(qū)動電路，電路冗余多，集成度不高，硬件成本高，所占體積大，重量重，且對電機(jī)的精確控制度不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種對多電機(jī)集群控制的低成本、體積小、重量輕，并且對電機(jī)的精確控制度高的技術(shù)。

該多電機(jī)的集中驅(qū)動控制技術(shù)由外圍信號接收電路，主處理器電路，緩存電路，協(xié)處理器電路，N個電機(jī)驅(qū)動電路組成，。其中外圍信號接收電路由A/D轉(zhuǎn)換電路、CAN總線收/發(fā)電路、電機(jī)反饋處理電路這三部分電路組成：A/D轉(zhuǎn)換電路可將外部的模擬控制信號轉(zhuǎn)換成主處理電路所需要的數(shù)字信號；CAN總線收/發(fā)電路可將外部其他設(shè)備傳輸來的對相應(yīng)電機(jī)的控制信號轉(zhuǎn)換成主處理電路所需要的數(shù)字信號；電機(jī)反饋處理電路可將各電機(jī)的電流反饋和速度反饋轉(zhuǎn)換成主處理電路所需要的數(shù)字信號。A/D轉(zhuǎn)換電路、CAN總線收/發(fā)電路、電機(jī)反饋處理電路分別與主處理電路連接，主處理電路連接協(xié)處理電路，協(xié)處理電路連接N個電機(jī)驅(qū)動電路，緩存電路與主處理電路和協(xié)處理電路連接。主處理電路由主處理器(DSP)、電容、電阻、晶振，I/O接口芯片，看門狗芯片、程序存儲芯片組成，主要使主處理器能根據(jù)程序正常工作。緩存電路選用可讀寫的RAM，有地址口，數(shù)據(jù)口，讀/寫口，片選口，提供給主處理器寫數(shù)據(jù)地址空間和協(xié)處理器讀數(shù)據(jù)地址空間。協(xié)處理電路由協(xié)處理(MCU)、電容、電阻、晶振，I/O接口芯片，看門狗芯片、程序存儲芯片組成，主要使主處理器能根據(jù)程序正常工作。每個電機(jī)驅(qū)動電路由光耦，小功率驅(qū)動芯片，大功率驅(qū)動芯片組成，主要實現(xiàn)強(qiáng)弱電隔離，功率放大和對電機(jī)的驅(qū)動。

混合動力挖掘機(jī)上的電機(jī)主要分為三類：直流電機(jī)，三相永磁電機(jī)和發(fā)電機(jī)。對這三類電機(jī)需分別采用不同的控制方式，對直流電機(jī)采用脈寬調(diào)速方式，對三相永磁電機(jī)采用變頻調(diào)速方式，對發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率調(diào)節(jié)采用勵磁電流(PWM)調(diào)節(jié)方式。

主處理器接收到直流電機(jī)，三相永磁電機(jī)和發(fā)電機(jī)這三類電機(jī)的控制信號和速度、電流反饋信號，分別進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算處理：對脈寬調(diào)速的直流電機(jī)，進(jìn)行速度反饋和電流反饋的雙閉環(huán)控制計算，生成此電機(jī)下一步工作脈寬中的高電平時間和底電平時間，即驅(qū)動電路中相對應(yīng)的功率開關(guān)管的導(dǎo)通/斷開時間；對變頻調(diào)速的三相永磁電機(jī)，根據(jù)控制信號、速度和電流反饋的雙閉環(huán)控制，采用三角波截取正弦波方法計算，生成生成此電機(jī)下一步工作的A、B、C三相橋式電路中六個功率開關(guān)管所對應(yīng)的導(dǎo)通/斷開時間；對發(fā)電機(jī)發(fā)電功率的勵磁電流調(diào)節(jié)，生成控制勵磁電流功率開關(guān)管的導(dǎo)通/斷開時間。主處理器對這些電機(jī)的所有功率開關(guān)管的導(dǎo)通/斷開時間采用統(tǒng)一的時間進(jìn)行從先到后的排序，就生成了所有電機(jī)的控制命令字。主處理器將這些控制命令字存儲到相應(yīng)的緩存地址中，即完成了一個循環(huán)周期的綜合運(yùn)算。

這些控制命令字實際上是時間上的串行控制命令。協(xié)處理器的工作就是不斷讀取緩存芯片的內(nèi)容，通過定時器中斷的方式按先后順序?qū)λ泄β书_關(guān)管完成通斷控制，從而實現(xiàn)對所有電機(jī)的控制。

該多電機(jī)集群驅(qū)動控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是成本低、體積小、重量輕，并且對電機(jī)的精確控制度高。

附圖說明

圖1為多電機(jī)集群驅(qū)動控制技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為控制命令字組成及邏輯關(guān)系圖。

圖3為勵磁可調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)驅(qū)動控制電路圖。

圖4為直流電機(jī)驅(qū)動控制電路圖。

圖5為三相永磁同步電機(jī)(發(fā)電/電動一體機(jī))驅(qū)動控制電路圖

具體實施方式

主處理器芯片選用DSP，它通過相關(guān)外圍芯片接收所有電機(jī)的控制命令和所有電機(jī)反饋信號，經(jīng)過綜合運(yùn)算生成控制命令字，刷新緩存芯片的相應(yīng)地址，并通知協(xié)處理器芯片。

控制命令字分為兩部分，第一部分的位數(shù)(BIT)為電機(jī)數(shù)量的四倍，每四位(半字節(jié))對應(yīng)一個電機(jī)，如第一個四位為“0000”表示此控制命令字不控制編號為1的電機(jī)，為“1111”表示控制編號為1的電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，“1110”表示控制編號為1的電機(jī)脈寬調(diào)速為高電平，“1101”表示控制編號為1的電機(jī)脈寬調(diào)速為低電平，剩下的組合分別表示控制編號為1的電機(jī)變頻調(diào)速的A，B，C三相橋的導(dǎo)通狀態(tài)；第二部分用2字節(jié)，表示此狀態(tài)的維持時間，參見附圖2。