[實用新型]全數字開關磁阻電機調速控制器

有效

• 申請號: 201320156002.0
• 申請日: 2013-04-01
• 公開（公告）號: CN203151413U
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 莫曉暉
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本實用新型涉及一種對電機進行控制的控制裝置，尤其涉及一種開關磁阻電機調速控制器。

背景技術

隨著工業電氣傳動、自動控制和家電領域對電機控制產品需求的不斷增加，現代電機控制技術變得越來越重要。開關磁阻電機調速系統(?Switched?Reluctance?Drive?)，簡稱SRD，是集電力電子技術、微電子技術、電機控制技術于一體，典型的機電一體化技術，具有優良的調速性能。但開關磁阻電機的調速以前大多單獨采用單片機、數字信號處理器（DSP）等進行控制，造成電路元器件多，硬件結構復雜、系統運行可靠性差、不能達到高速或者超高速運行、靈活性小等缺點。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種全數字開關磁阻電機調速控制器，通過數字信號處理器（DSP）和現場可編程門陣列（FPGA）兩者的結合，大大簡化了系統結構，使得系統的完全數字化控制成為可能，完全解決了開關磁阻電機調速性能要求，和傳統設計相比，既充分發揮了DSP在高速數據處理和復雜運算與優化上的優勢，又充分發揮了FPGA的數據采集和處理的能力，實現了控制可靠，調速范圍寬，控制靈活，高效節能，電路簡單集成度高，便于系統升級維護等目的。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案如下：

一種全數字開關磁阻電機調速控制器，包括DSP與FPGA、開關磁阻電機、位置檢測電路、電流檢測調理電路、驅動隔離電路、功率變換電路、保護電路、電源管理電路，其特征是：DSP與FPGA相連接，FPGA的輸出端與驅動隔離電路連接，驅動隔離電路的輸出接功率變換電路，功率變換電路的輸出接開關磁阻電機，開關磁阻電機的輸出分別連接位置檢測電路、保護電路和電流檢測調理電路，位置檢測電路和保護電路的輸出分別與FPGA連接,電流檢測調理的輸出與DSP控制器連接，電源管理電路分別與DSP、FPGA、功率變換電路連接;其中：位置檢測電路用于檢測開關磁阻電機的轉子位置，保護電路用于從開關磁阻電機取樣電壓電流溫度信號，電流檢測調理電路用于檢測開關磁阻電機的三相電流，電源管理電路用于提供DSP、FPGA、功率變換電路的電源。

在上述的技術方案中，DSP與FPGA通過并行接口通信，DSP負責完成A/D電流的采樣，并實時讀取FPGA運算出的開關磁阻電機的位置和速度等數據來完成系統的閉環處理，并按照相應控制策略，給FPGA提供開關磁阻電機的控制信號；FPGA作為協處理器，首先邏輯處理開關磁阻電機的位置信號，同時計算出開關磁阻電機實時速度和位置，將實時數據反饋給DSP，并根據DSP給出的脈沖寬度調制（PWM）信號周期值和占空比產生PWM信號，PWM信號經過FPGA的信號綜合處理后，輸出驅動開關磁阻電機的功率變換器的開通關斷信號；位置檢測電路檢測開關磁阻電機轉子位置信號，并將獲得的位置信號送給FPGA處理；電流檢測調理電路檢測開關磁阻電機三相電流經調理后輸出至DSP；保護電路采樣開關磁阻電機各相電流、母線電壓、溫度，把磁阻電機的過壓、欠壓、過流、過熱等信息送到FPGA的故障處理模塊進行處理，產生系統故障信號，系統故障信號經過FPGA的信號綜合處理后，輸出驅動開關磁阻電機的功率變換器的關斷信號，從而保證系統安全。

所述的FPGA主要包括：位置信號處理和角度解算模塊，并行通信接口模塊，信號發生與綜合模塊，位置信號處理和角度解算模塊的輸出連接信號發生與綜合模塊；其中：位置信號處理和角度解算模塊用于位置信號處理、角度解算、觸發源選擇、轉速計算，并行通信接口模塊用于實現FPGA與DSP之間的并行通信，信號發生與綜合模塊用于綜合角度計算輸出信號、斬波信號、故障處理信號以及電壓PWM信號。

所述的DSP主要包括模糊+PI復合控制模塊，該模塊在開關磁阻電機高速時采用PWM電壓斬波、低速時采用定角度電流斬波模糊控制策略，實現速度環為外環，電流環為內環的雙閉環控制。采用該控制方式，開關磁阻電機能夠較快跟隨給定速度，系統具有較好的動態性能和穩態性能，可以有效滿足開關磁阻電機高性能控制要求。