[發明專利]一種泵用浸油式永磁同步電機驅動控制器及其控制方法

在審

• 申請號: 202110770217.0
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113595461A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 孟淑平;焦震;王巖;陳鵬;曹巳甲;李超;張立娟
• 申請（專利權）人: 北京精密機電控制設備研究所
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/18;H02P21/22;H02P25/022;H02P27/12;H02P21/13;H02P21/24
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1.一種泵用浸油式永磁同步電機驅動控制器，其特征在于，包括核心處理器DSP、485通信模塊、三路CAN總線通信模塊、以太網通信模塊、旋轉變壓器信號檢測電路、PWM隔離驅動電路、電壓電流采樣電路和功率模塊。

2.根據權利要求1所述的一種泵用浸油式永磁同步電機驅動控制器，其特征在于：所述泵用浸油式永磁同步電機驅動控制器采用TMS570LS1227作為控制器的主控芯片，所述485通信模塊采用ADUM2682，所述CAN總線通信模塊采用TJA1050，所述以太網通信模塊采用WIZnet的以太網接口芯片W5500作為以太網控制器，所述以太網模塊電路中變壓器芯片選用HX1188NL，旋變解碼芯片采用AD2S1210。

3.一種泵用浸油式永磁同步電機驅動控制器的控制方法，其特征在于，采用如權利要求1或2所述的泵用浸油式永磁同步電機驅動控制器，采用機械傳感器和無傳感器雙冗余的速度電流雙閉環伺服控制方法，正常狀態下采用旋轉變壓器獲得電機轉子位置和電機轉速用于電機的轉速雙閉環控制，同時無傳感器算法也用于解算出轉子位置和電機轉速，計算得到的位置和轉速結合旋變信號解碼電路狀態信息來判斷旋變運行狀態，一旦旋變出現異常，則電機控制系統切換到無傳感器控制狀態。

4.根據權利要求3所述的一種泵用浸油式永磁同步電機驅動控制器的控制方法，其特征在于：所述泵用浸油式永磁同步電機驅動控制器的控制方法中，485總線傳輸、CAN總線、以太網采用時序控制的方式來控制每種通信的時序；

以太網通信采用MibSPI模式實現以太網數據分時寫入、匯總傳輸的通信方式從而減小CPU運算負荷；

低速無傳感器算法采用方波電壓分時注入的方式，矢量控制的計算周期為PWM斬波周期的2倍，注入的方波電壓周期為PWM斬波周期的2倍，在第2k個PWM斬波周期往估計d軸上注入正的直流電壓，在第2k+1個PWM斬波周期往估計d軸上注入負的直流電壓，利用霍爾電流傳感器檢測A、B兩相定子電流，通過簡單的加減計算得到電機運行的基波電流和高頻電流，基波電流用于進行d軸和q軸的電流閉環控制，高頻電流用于提取電機的轉子位置實現電機的無傳感器控制；

中高速無傳感器算法采用滑模觀測器來估計出電機的alpha軸和beta軸反電勢來估計電機轉子位置和電機轉速；

采用加權平均值的方法實現低速到中高速的平滑過渡。

5.根據權利要求4所述的一種泵用浸油式永磁同步電機驅動控制器的控制方法，其特征在于：所述泵用浸油式永磁同步電機驅動控制器的控制方法中，

電機矢量控制算法中速度和電流閉環控制周期為200us，PWM斬波周期為100us，注入方波電壓的周期為200us，控制驅動軟件定時更新伺服狀態信息，采用485通信時，伺服狀態信息字節數≥20，數據刷新周期為20ms，采用CAN通信時，伺服狀態信息字節數≥100，系統關鍵狀態數據回傳周期50ms，其余數據回傳周期250ms，采用以太網通信時，伺服狀態信息字節數≥100，數據刷新周期為100ms，采用時序控制的方式安排每種通信的時序。

6.根據權利要求5所述的一種泵用浸油式永磁同步電機驅動控制器的控制方法，其特征在于：所述泵用浸油式永磁同步電機驅動控制器的控制方法中，

三余度CAN通信優先級設定如下：

有效通路未確定時，三路CAN的判定順序為CAN1CAN2CAN3；

若當前有效通路連續200ms未收到有效數據或收到無效數據時，重新篩選有效通路；

若連續300ms未收到有效數據，則CAN指令清零；

若連續3s未收到有效數據，則報CAN通訊故障。

7.根據權利要求6所述的一種泵用浸油式永磁同步電機驅動控制器的控制方法，其特征在于：所述泵用浸油式永磁同步電機驅動控制器的控制方法中，

采用MibSPI技術減少以太網通信對閉環控制周期的占用，MibSPI的通信流程為：

通信開始后，初始化SPI模塊為增強型模式，然后初始化MibSPI時鐘，根據傳輸數據量分配傳輸組并初始化傳輸組，啟動MibSPI，結束流程。