[發明專利]一種電機速度計算裝置

有效

• 申請號: 201210224106.0
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN102750451A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 董平;徐紹龍;馮江華;劉可安;倪大成;劉良杰;邱岳峰
• 申請（專利權）人: 株洲南車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪

技術領域

本發明涉及一種電機控制裝置，尤其是涉及一種多功能模塊化電機速度計算裝置。

背景技術

目前主流的速度傳感器都是脈沖式的，即用一組脈沖來表征當前的轉動速度和方向，使用者需計算脈沖的頻率與相位關系，以得出實際的速度和方向。對于目前的多數控制器而言，速度信號是重要的關鍵參數，只要有短時間的不準確就會引發重大故障。而在實際應用過程中，速度信號往往易受干擾，并且有多變性，這就要求它的采集處理方法必須具備實時性、準確性、穩定性和抗干擾性。

現有的計算方法是使用處理器的脈沖捕捉模塊來接收信號，并通過中斷的形式計算脈沖的周期，再輔以濾波、計算等處理手段而最終得出速度值，不具備方向判定和占空比計算功能。由于現有技術使用處理器和軟件語言來實現，計算的穩定和實時性要靠處理器的性能和軟件語言的優化程度來保證，存在風險。由于現有技術使用處理器的中斷方式進行計算，當脈沖頻率較高時，會使處理器頻繁的響應中斷，從而占用大量的處理器資源，甚至使其陷于癱瘓。由于現有技術使用處理器的捕捉模塊進行脈沖的接收，所以受限于處理器本身的硬件資源，當輸入脈沖個數較多時，系統將需要多片處理器協作才能完成所有輸入脈沖的接收，這一方面大大增加了成本，另一方面也使這些速度采樣值的同步性受到了損失。同時，現有技術還不具備速度方向判定功能，不具備零速判定功能，不具備脈沖占空比計算功能。

發明內容

本發明的目的是提供一種電機速度計算裝置，該裝置解決了現有技術存在的實時性、準確性和穩定性不高，不適用于多路輸入信號處理和并行運算功能的技術問題。

為了實現上述發明目的，本發明具體提供了一種電機速度計算裝置的技術實現方案，一種電機速度計算裝置，包括：低通濾波模塊、脈沖選擇模塊、方向判定模塊、頻率計算模塊、零速判定模塊、占空比計算模塊和數據輸出模塊。來自電機的速度傳感器輸出的一組速度脈沖信號脈沖輸入A和脈沖輸入B輸入低通濾波模塊進行濾波，經過濾波處理的脈沖輸入A和脈沖輸入B均分別輸出至方向判定模塊和脈沖選擇模塊。方向判定模塊根據脈沖輸入A和脈沖輸入B的相位差判斷出當前的速度方向，并將方向信號輸出至數據輸出模塊。脈沖選擇模塊從脈沖輸入A和脈沖輸入B兩個脈沖中選擇出一個適合計算的脈沖分別輸出至頻率計算模塊、零速判定模塊，以及占空比計算模塊。零速判定模塊負責判定當前的速度傳感器無輸出脈沖時，輸出零速標識至數據輸出模塊。頻率計算模塊負責計算并輸出脈沖頻率至數據輸出模塊。占空比計算模塊負責計算并輸出當前脈沖的占空比信號至數據輸出模塊。

作為本發明一種電機速度計算裝置技術方案的進一步改進，電機速度計算裝置基于FPGA進行設計，脈沖輸入A和脈沖輸入B從所述FPGA的IO管腳輸入至FPGA內部的低通濾波模塊進行濾波。

作為本發明一種電機速度計算裝置技術方案的進一步改進，經過低通濾波模塊濾波的脈沖輸入A和脈沖輸入B輸入脈沖選擇模塊，脈沖選擇模塊按照以下規則選擇出一個適合計算的脈沖分別輸出至頻率計算模塊、零速判定模塊，以及占空比計算模塊：

當脈沖輸入A和脈沖輸入B同時存在時，脈沖選擇模塊輸出脈沖輸入A；

當脈沖輸入A正常，脈沖輸入B丟失時，脈沖選擇模塊輸出脈沖輸入A；

當脈沖輸入B正常，脈沖輸入A丟失時，脈沖選擇模塊輸出脈沖輸入B。

作為本發明一種電機速度計算裝置技術方案的進一步改進，方向判定模塊包括脈沖合成器、計時器一、計時器二和比較器一。脈沖合成器在輸入系統時鐘的上升沿判斷脈沖輸入A是否在上個系統時鐘周期內出現了上升沿，若是則合成脈沖輸出轉為高電平。若脈沖輸入B在上個系統時鐘周期內出現了上升沿，則合成脈沖輸出轉為低電平。計時器一計算合成脈沖輸出的高電平時間，計時器二計算脈沖輸入A的周期，脈沖輸入A的周期縮小一半后再通過比較器一與合成脈沖輸出的高電平時間進行比較，若脈沖輸入A周期的一半小于合成脈沖輸出的高電平時間，則說明合成脈沖輸出的占空比大于50%，則通過比較器一輸出A轉向信號。若脈沖輸入A周期的一半大于合成脈沖輸出的高電平時間，則通過比較器一輸出B轉向信號。