专利名称：智能型飞轮储能器控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能量存储系统的控制装置，主要应用于磁悬浮飞轮储能器的
控制和状态监视。
背景技术：
目前，国外的磁悬浮飞轮储能器控制系统由IGBT功率变换模块、功率变换模块控 制器、数据采集模块、人机接口模块和磁悬浮模块控制器组成。储能器的控制功能由功率变 换模块控制器和磁悬浮模块控制器共同完成。但是这种架构存在如下缺陷传感器输出的 数据由磁悬浮模块控制器采集，IGBT功率变换电路则由功率变换模块控制器控制，因此，在 硬件上需要一个高速的通信电路，以维持两个控制器之间实时通信；在软件上需要额外的 程序以协调两个控制器可靠的通信；缺少通信接口模块，不能够同其他的系统(如个人计 算机、工业计算机)进行通信。
发明内容为了解决现有控制系统存在的缺陷，本实用新型设计了一种控制系统架构方案， 该架构方案不但能对飞轮储能器进行实时监控，而且还具有同其他系统进行通信的多种通 信接口。 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种磁悬浮飞轮储能器控制系 统，具有作为核心的集成了 ARM芯片的控制板，在控制板上设置有专用通信接口、 RS485接 口 、数据采集接口 、开关量和模拟量接口及通用通信接口 ，在开关量和模拟量接口通过数据 芯线对应连接磁悬浮控制模块和逆变器，磁悬浮控制模块连接转子位置传感器。用逆变器 替代IGBT功率变换模块和功率变换模块控制器，并提供开关量和模拟量接口 ；磁悬浮模 块控制器和磁悬浮电路及转子位置传感器构成独立的子系统，并提供开关量接口 ，磁悬浮 模块控制器采集转子位置传感器的数据，根据控制器中软件算法控制转子悬浮于恰当的位 置；增加一个控制板，该控制板上集成了 S3C2410ARM芯片及开关量接口、模拟量接口、数据 采集接口和通信接口，以实现实时控制、数据采集、人机交互和通信等功能。 进一步地所述专用通信接口通过数据芯线连接人机接口模块。 进一步地所述数据采集接口通过数据芯线连接电压传感器、电流传感器及速度 传感器。
再进一步地所述开关量和模拟量接口与磁悬浮控制模块和逆变器之间连接的数 据芯线为带屏蔽层的五芯线；所述专用通信接口与人机接口模块之间连接的数据芯线为带 屏蔽层的二芯双绞线；所述通用通信接口采用24芯排线于控制板并行通信；所述RS485接 口采用九芯D型连接器，使用带屏蔽层的三芯连接线。 更进一步地所述ARM芯片为S3C2410ARM芯片。 本实用新型通过将逆变器替代IGBT功率变换模块和功率变换模块控制器，并提 供开关量和模拟量接口 ；磁悬浮模块控制器和磁悬浮电路及转子位置传感器构成独立的子系统，并提供开关量接口 ，磁悬浮模块控制器采集转子位置传感器的数据，根据控制器中软 件算法控制转子悬浮于恰当的位置；增加一个控制板，该控制板上集成了 S3C2410ARM芯片 及开关量接口 、模拟量接口 、数据采集接口和通信接口 ，以实现实时控制、数据采集、人机交 互和通信等功能。 新增的控制板通过开关量接口实现对逆变器和磁悬浮模块控制器的起停控制，通 过数据采集接口获得传感器的输入信息，根据ARM芯片内部算法输出控制信号，将控制信 号输入到逆变器的模拟量输入端，实现对逆变器输出频率的控制，通过专用通信接口实现 与人机接口模块的通信，通过RS485接口或通用通信接口卡与其他系统进行通信。 本实用新型的有益效果是，将控制系统中的各主要电路模块化、系统化，进行统一 控制，并通过通信接口实现与其他系统进行通信。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构框图。 图2是专用通信接口插座连线图。 图l中l.控制板，2.人机接口模块，3.专用通信接口，4.RS485接口，5数据采集 接口，6.开关量、模拟量接口，7.通用通信接口，8.电压传感器，9.电流传感器，IO.速度传 感器，ll.磁悬浮控制模块，12.逆变器，13.转子位置传感器。图2中14.紧固螺栓插孔， 15. V+插孔，16.D+插孔，17.屏蔽线插孔，18.D-插孔，19. V-插孔，20.与上述插孔对应的管 脚，插入控制板上对应的插孔中。
具体实施方式如图l所示的一种磁悬浮飞轮储能器控制系统，具有作为核心的集成了 S3C2410ARM芯片的控制板l，在控制板1上设置有专用通信接口 3、RS485接口 4、数据采集 接口 5、开关量和模拟量接口 6及通用通信接口 7，开关量和模拟量接口 6通过数据芯线对 应连接磁悬浮控制模块11和逆变器12，磁悬浮控制模块11连接转子位置传感器13。专用 通信接口 3通过数据芯线连接人机接口模块2，数据采集接口 5通过数据芯线连接电压传感 器8、电流传感器9及速度传感器10。 每根线的定义同图2中管脚的对应关系为电源线V+对应管脚号15、电源线V-对 应管脚号19、信号线D+对应管脚号16、信号线D-对应管脚号18、屏蔽层与屏蔽线连接对 应管脚号17。数据采集接口 5需要的传感器类型2线制传感器输出4 20毫安的电流信 号；速度传感器10输出脉冲信号，高电平为+5￥，低电平为OV，信号线为带屏蔽层的二芯双 绞线。开关量、模拟量接口 6与磁悬浮控制模块11和逆变器12的连接线为带屏蔽层的二芯 双绞线，开关量信号高电平为+24￥，低电平为OV，模拟量信号为4-20毫安电流信号。RS485 接口 4采用九芯D型连接器，使用带屏蔽层的三芯连接线。通用通信接口 7采用24芯排线 于控制板并行通信。
权利要求一种磁悬浮飞轮储能器控制系统，其特征是具有作为核心的集成了ARM芯片的控制板(1)，在控制板(1)上设置有专用通信接口(3)、RS485接口(4)、数据采集接口(5)、开关量和模拟量接口(6)及通用通信接口(7)，开关量和模拟量接口(6)通过数据芯线对应连接磁悬浮控制模块(11)和逆变器(12)，磁悬浮控制模块(11)连接转子位置传感器(13)。
2. 根据权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能器控制系统，其特征是所述专用通信接口 (3)通过数据芯线连接人机接口模块(2)。
3. 根据权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能器控制系统，其特征是所述数据采集接口 (5)通过数据芯线连接电压传感器(8)、电流传感器(9)及速度传感器(10)。
4. 根据权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能器控制系统，其特征是所述开关量和模拟 量接口 (6)与磁悬浮控制模块(11)和逆变器(12)之间连接的数据芯线为带屏蔽层的五芯 线。
5. 根据权利要求2所述的磁悬浮飞轮储能器控制系统，其特征是所述专用通信接口 (3)与人机接口模块(2)之间连接的数据芯线为带屏蔽层的二芯双绞线。
6. 根据权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能器控制系统，其特征是所述通用通信接口 (7)采用24芯排线于控制板并行通信。
7. 根据权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能器控制系统，其特征是所述RS485接口 (4) 采用九芯D型连接器，使用带屏蔽层的三芯连接线。
8. 根据权利要求1所述的磁悬浮飞轮储能器控制系统，其特征是所述ARM芯片为 S3C2410ARM芯片。
专利摘要本实用新型涉及一种能量存储系统的控制装置，主要应用于磁悬浮飞轮储能器的控制和状态监视。一种磁悬浮飞轮储能器控制系统，具有作为核心的集成了ARM芯片的控制板，在控制板上设置有专用通信接口、RS485接口、数据采集接口、开关量和模拟量接口及通用通信接口，在开关量和模拟量接口通过数据芯线对应连接磁悬浮控制模块和逆变器，磁悬浮控制模块连接转子位置传感器。本实用新型的有益效果是，将控制系统中的各主要电路模块化、系统化，进行统一控制，并通过通信接口实现与其他系统进行通信。
文档编号G05B19/048GK201489337SQ20092004731
公开日2010年5月26日 申请日期2009年7月14日 优先权日2009年7月14日
发明者张锦程, 李文圣, 王文杰 申请人:苏州菲莱特能源科技有限公司