[發明專利]一種瞬時大拖動力矩無刷電機控制系統

在審

• 申請號: 202211092864.1
• 申請日: 2022-09-08
• 公開（公告）號: CN116169904A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 鄭巖
• 申請（專利權）人: 吉林省建研科技有限責任公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/17;H02P6/34;G05B19/04
• 代理公司: 北京中譽至誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11858
• 代理人: 張平力

1.一種瞬時大拖動力矩無刷電機控制系統，其特征在于，包括：無刷電機監測控制設備、主控設備及計算機；

所述無刷電機監測控制設備與所述主控設備之間通信連接，所述計算機通過以太網連接到所述主控設備，所述無刷電機監測控制設備與所述主控設備之間采用CAN總線，采用雙線串行通信方式，主控設備控制模塊及無刷電機監測控制設備主控模塊通過CAN控制器掛到CAN總線上，形成多主機局部網絡；

無刷電機監測控制設備通過CAN總線接收主控設備發來的控制命令，通過4-20mA接口控制電動無刷電機執行動作，并通過4-20mA接口接收無刷電機開度指示信號；

傳感器，包括：溫度傳感器、氣壓傳感器或氣體流速傳感器，所述傳感器放置在無刷電機的內部，所述傳感器放置在距離所述無刷電機檢測控制設備近的一側，所述傳感器內部設計信號調理電路，嵌入式編程實現信號處理；

無刷電機監測控制設備通過嵌入式編程，實現PID控制，使用傳感器信息構成控制閉環。

2.根據權利要求1所述的一種瞬時大拖動力矩無刷電機控制系統，其特征在于，所述主控設備具有CAN總線通信功能，下傳控制命令到無刷電機監測控制設備，并監測無刷電機監測控制設備采集到的傳感器信息和無刷電機閥位指示信息；通過以太網連接計算機系統，完成數據協議的轉換和控制，主控設備留有帶觸摸屏LCD接口，所述帶觸摸屏LCD接口連接觸摸屏，可以直接在觸摸屏上面進行人機操作；

所述無刷電機監測控制設備具有與主控設備通信功能、控制無刷電機開啟、關閉、調速功能、接收無刷電機傳感器信息處理功能；

所述計算機包括：人機界面模塊、數據信息的數據庫存儲模塊、數據信息查詢模塊、統計模塊、控制無刷電機模塊及異常告警模塊，其中所述人機界面模塊，用于人機交互，所述數據信息的數據庫存儲模塊，用于數據信息的數據庫存儲，所述數據信息查詢模塊，用于數據查詢，所述統計模塊，用于數據的統計，所述控制無刷電機模塊，用于控制無刷電機，所述異常告警模塊，用于在異常時，發出警報。

3.根據權利要求1所述的一種瞬時大拖動力矩無刷電機控制系統，其特征在于，通信協議的設計為基于CAN總線進行通信協議設計，設計CAN總線ISO模型的上5層，通過選取不同廠家的硬件芯片，進行實際電路實驗，通過對比選擇性能優的器件進行電路設計，對上5層通信協議設計，對其設計性能的保障要先通過基于OPNET網絡分析設備進行仿真分析，通過仿真結果，對通信協議細節進行調整、優化，最終確定通信協議。

4.根據權利要求1所述的一種瞬時大拖動力矩無刷電機控制系統，其特征在于，主控設備控制模塊采用ARM和FPGA聯合控制，所述主控設備控制模塊的力矩、速度和位置的給定值來自上位機，電機狀態的反饋值根據電機內的三相霍爾傳感器的反饋值計算得出，ARM與上位機相連，接收上位機發送的給定值并根據上位機的指令進行力矩控制、速度控制或位置控制；CPLD接收三相霍爾器的反饋信號，進行位置和速度的計算，將計算值傳遞到ARM，ARM結合計算值和給定值進行控制運算，并發送控制字符，FPGA接收ARM的控制字并解析為控制指令，通過電機的驅動電路控制電機運轉。

5.根據權利要求1所述的一種瞬時大拖動力矩無刷電機控制系統，其特征在于，無刷電機監測控制設備主控模塊采用PID控制，先進行仿真操作，通過硬件實驗調整仿真的一些參數，并最終通過系統調試，以保證無刷電機監測控制設備的PID控制的性能，同時可實現電機位置、速度的準確控制，與IO模塊配合，實現控制核心，采集系統采用采集卡，可達到8路100kHz的同步采集，采用可控負載，可控負載提供標準Modbus協議，可由PLC進行實時控制。

6.根據權利要求1所述的一種瞬時大拖動力矩無刷電機控制系統，其特征在于，對敏感電路和時鐘信號源加屏蔽殼，保證電磁干擾和抗干擾能力，采用專業EMI測試系統對系統在現場工作的電磁信號進行測試，根據測試結果，對電路進行優化設計，對系統加電磁防護，包括：屏蔽殼、屏蔽線。