[發(fā)明專利]基于SoC平臺的磁懸浮壓縮機磁軸承和電機控制方法及系統(tǒng)在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202211053389.7 | 申請日： | 2022-08-31 |
| 公開（公告）號： | CN115333293A | 公開（公告）日： | 2022-11-11 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳雨琴;孫建東;王兆杰 | 申請（專利權(quán)）人： | 瑞納智能設(shè)備股份有限公司 |
| 主分類號： | H02K7/09 | 分類號： | H02K7/09;H02K11/215;H02N15/00;H02P21/14;H02P21/22;F16C32/04 |
| 代理公司： | 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115 | 代理人： | 婁岳 |
| 地址： | 231131 安徽省合肥*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 soc 平臺 磁懸浮 壓縮機 磁軸 電機 控制 方法 系統(tǒng) | ||
本發(fā)明提供一種基于SoC平臺的磁懸浮壓縮機磁軸承和電機控制方法及系統(tǒng)，包括通訊連接的第一處理器和第二處理器，所述第一處理器包括用于電機速度閉環(huán)控制的電機速度控制器和用于磁軸承位移閉環(huán)控制的磁軸承線圈位移控制器，所述第二處理器包括用于電機電流環(huán)控制的電機電流控制器和用于磁軸承電流環(huán)控制的磁軸承線圈電流控制器。針對單核處理器在芯片功耗和集成度等方面的瓶頸，采用嵌入式的ARM+FPGA的異構(gòu)平臺，將電機電流控制器以及磁軸承電流控制器放在FPGA中進行并行運算，極大的縮短了電流環(huán)的執(zhí)行時間，提高了整個系統(tǒng)的控制效率，且電機與磁軸承之間通過內(nèi)部通信，相對于多芯片系統(tǒng)控制電路板間的通信，極大地增加了傳輸速率快和系統(tǒng)的可靠性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電磁軸承和電機控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于SoC平臺的磁懸浮壓縮機磁軸承和電機控制方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)
磁懸浮離心壓縮機是集磁懸浮軸承控制系統(tǒng)、變頻、高速永磁同步電機和高速葉輪等成熟技術(shù)于一體的高科技工業(yè)產(chǎn)品。與傳統(tǒng)壓縮機相比其無需潤滑、振動小、噪音低，特別適用于高速、真空、超潔凈等特殊環(huán)境中。
電磁軸承控制系統(tǒng)大多數(shù)基于MCU或者DSP等采用純軟件的方法實現(xiàn)，也有基于FPGA的純硬件邏輯的方法實現(xiàn)。但這些都是采用單核處理器，其芯片功耗和集成度存在瓶頸，沒法滿足復(fù)雜的運算。
現(xiàn)有技術(shù)中國專利CN103618484A公開了一種磁懸浮高速電機一體化控制系統(tǒng)，該專利將原本獨立的磁懸浮軸系統(tǒng)與電機變頻器進行整合，基于DSP實現(xiàn)一體化的控制。該方案中使用DSP作為主控芯片，采用串行方式運行，其控制實時性會受到程序量的限制，在一體化控制中需要進行電機伺服控制以及磁懸浮軸承控制，程序量極大，這種控制方式需要消耗大量的運行時間，很難滿足實時性要求，設(shè)計者除了精心設(shè)計算法外，還要精心安排程序的結(jié)構(gòu)和運行模式且算法較為復(fù)雜情況下很難滿足實時性要求，此外也會占用大量的DSP內(nèi)存空間，降低了控制效率。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)方案存在的缺陷，克服現(xiàn)有控制方式的不足，本發(fā)明提供一種基于SoC(ARM+FPGA)異構(gòu)平臺的，控制靈活、實時性好的磁懸浮離心壓縮機用磁軸承與電機一體化控制方法，具體采用如下技術(shù)方案：
一種基于SoC平臺的磁懸浮壓縮機磁軸承和電機控制方法，所述SoC平臺包括通訊連接的第一處理器和第二處理器，所述第一處理器包括用于電機速度閉環(huán)控制的電機速度控制器和用于磁軸承位移閉環(huán)控制的磁軸承線圈位移控制器，所述第二處理器包括用于電機電流環(huán)控制的電機電流控制器和用于磁軸承電流環(huán)控制的磁軸承線圈電流控制器，所述磁軸承和電機一體化控制方法包括如下步驟：
電機轉(zhuǎn)速控制步驟：
在第一處理器中對電機反電勢過零信號進行處理得到電機當(dāng)前轉(zhuǎn)速n，經(jīng)過電機速度控制器計算后得到電機期望電流值IE1；在第二處理器中將當(dāng)前電機電流值I1與電機期望電流值IE1做差后輸入至電機電流控制器，并經(jīng)過電壓空間矢量控制得到三相電機PWM控制信號P1，根據(jù)三相電機PWM控制信號P1對電機轉(zhuǎn)速進行控制；
磁軸承控制步驟：
在第一處理器中對磁軸承線圈位移信號進行處理得到當(dāng)前磁軸承位移FD0，將當(dāng)前磁軸承位移FD0與磁軸承期望位移FDE做差后輸入至磁軸承線圈位移控制器，得到磁軸承線圈期望電流值IE2；在第二處理器中將當(dāng)前磁軸承線圈電流值I2與磁軸承線圈期望電流值IE2做差后輸入至磁軸承線圈電流控制器，并經(jīng)過脈沖寬度調(diào)制后得到磁軸承線圈PWM調(diào)制信號P2，根據(jù)磁軸承線圈PWM調(diào)制信號P2對磁軸承進行懸浮。
本發(fā)明還提供一種磁懸浮壓縮機磁軸承和電機控制系統(tǒng)，包括：
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