块I通过数字通讯总线，如SPI或IIC等数字总线，读取电机转子位置采集模块2采集的永磁同步电机组5 (即6路永磁同步电机)的转子位置信号。电机相电流采集模块3由电流采集电路和模数转换电路构成，采集六路永磁同步电机的U相、V相、W相中的任意两相电流，或者同时采集U相、V相、W相的三相电流。电机相电流采集模块3采集电机相电流并通过数字通讯总线传送至FPGA模块I。FPGA模块I接收6路永磁同步电机的转子位置信号和相电流信号，通过处理后输出六路SVPWM开关信号(即空间矢量脉宽调制波)给电机功率驱动模块4，电机功率驱动模块4驱动永磁同步电机组5 (即6路永磁同步电机)运动，从而实现驱动多路永磁同步电机运动的功能。
[0023]如图2所示，本发明所提供的FPGA功能模块I的工作原理:FPGA功能模块I通过控制电机转子位置采集模块2同时采集6路永磁同步电机的转子位置信号；FPGA功能模块I通过控制电机相电流采集模块3，同时采集6路永磁同步电机的12路或18路相电流信号(当采集六路永磁同步电机的U相、V相、W相中的任意两相电流时，每路2电流信号，6路永磁同步电机共计12路相电流信号。当采集U相、V相、W相三相电流时每路3电流信号，6路永磁同步电机共计18路相电流信号)。电机相电流采集模块3采集的相电流信号通过CLARK变换模块进行CLARK坐标变换后，再与电机转子位置采集模块2采集的电机转子位置信号共同通过PARK变换模块进行PARK坐标变换，得到6路永磁同步电机的直轴电流Id和交轴电流Iq。电机转子位置采集模块2采集的电机转子位置信号通过永磁同步电机位置闭环模块进行位置闭环计算、同步电机速度闭环模块进行速度闭环计算后，与直轴电流Id、交轴电流Iq共同通过永磁同步电机电流闭环模块进行电流闭环计算后，得到6路永磁同步电机的直轴电压Ud和交轴电压Uq0直轴电压Ud、交轴电压Uq通过PARK逆变换模块进行PARK逆变换的坐标变换、CLARK逆变换模块进行CLARK逆变换的坐标变换后，生成控制电机功率驱动模块4的6路SVPWM开关信号，电机功率驱动模块4将SVPWM开关信号进行直流电源逆变，进而驱动永磁同步电机运动。以上过程实现了 6路永磁同步电机各自独立的驱动控制功能。
[0024]即本发明实现了多路永磁同步电机的驱动控制和协同控制电路。驱动控制指控制单路永磁同步电机正常运动，协同控制指可以协同多路永磁同步电机相互配合运动，以同时驱动同一机械装置完成预定功能。
[0025]上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。例如永磁同步电机组5可以为3?12路永磁同步电机并联，FPGA模块I相应的为3?12路永磁同步电机驱动电路并联，即永磁同步电机的数量与FPGA模块I的永磁同步电机驱动电路数量相同，本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
【主权项】
1.一种基于FPGA芯片的多路永磁同步电机控制电路，其特征在于:包括FPGA模块(I)、电机转子位置采集模块(2)、电机相电流采集模块(3)和电机功率驱动模块(4)，FPGA模块(I)的相电流信号输入端与电机相电流采集模块(3)的信号输出端连通，FPGA模块(I)的转子位置信号输入端与电机转子位置采集模块(2)的信号输出端连通；电机转子位置采集模块(2)的转子位置信号采集端与永磁同步电机组(5)的转子位置信号输出端连通；电机相电流米集模块(3)的信号输入端与永磁同步电机组(5)的相电流信号输出端连通；电机功率驱动模块(4)的信号输入端与FPGA模块(I)的SVPWM控制信号输出端连通；电机功率驱动模块(4 )的信号输出端与永磁同步电机组(5 )的电流信号输入端连通；FPGA模块(I)读取电机转子位置采集模块(2)采集的永磁同步电机组(5)的转子位置信号；电机相电流采集模块(3 )采集永磁同步电机组(5 )的相电流并传送至FPGA模块(I) ；FPGA模块(I)接收永磁同步电机组(5)的转子位置信号和相电流信号,输出SVPWM开关信号给电机功率驱动模块(4)，电机功率驱动模块(4)驱动永磁同步电机组(5)运动。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA芯片的多路永磁同步电机控制电路，其特征在于:所述的永磁同步电机组(5)为多路永磁同步电机并联，所述的FPGA模块(I)包括多路永磁同步电机驱动电路。
3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA芯片的多路永磁同步电机控制电路，其特征在于:所述的每路永磁同步电机的位置信号输出端均与电机转子位置采集模块(2)的信号输入端连通，每路永磁同步电机的相电流信号输出端均与电机相电流采集模块(3)的信号输入端连通；每路永磁同步电机的电流信号输入端均与电机功率驱动模块(4)的信号输出端连通。
4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA芯片的多路永磁同步电机控制电路，其特征在于:所述的每路永磁同步电机驱动电路均包括CLARK变换模块、PARK变换模块、永磁同步电机电流闭环模块、永磁同步电机速度闭环、永磁同步电机位置闭环模块、PARK逆变换模块、CLARK逆变换模块；CLARK变换模块的输出端依次与PARK变换模块、永磁同步电机电流闭环模块、PARK逆变换模块、CLARK逆变换模块串联；永磁同步电机电流闭环模块的速度控制输入端与永磁同步电机速度闭环模块的输出端连通；永磁同步电机速度闭环模块的输入端与永磁同步电机位置闭环模块的位置闭环输出端连通；永磁同步电机位置闭环模块的转子位置信号输入端与电机转子位置采集模块(2)的信号输出端连通，永磁同步电机位置闭环模块的指令信号输入端与上位机连通；PARK变换模块的转子位置信号输入端与电机转子位置采集模块(2)的信号输出端连通；CLARK逆变换模块的输出端与电机功率驱动模块(4)的信号输入端连通。
5.根据权利要求4所述的一种基于FPGA芯片的多路永磁同步电机控制电路，其特征在于:所述的FPGA功能模块(I)通过电机转子位置采集模块(2)采集多路永磁同步电机的转子位置信号，FPGA功能模块(I)通过电机相电流采集模块(3)采集多路永磁同步电机的相电流信号；电机相电流采集模块(3 )采集的相电流信号通过CLARK变换模块进行CLARK坐标变换后，再与电机转子位置信号共同通过PARK变换模块进行PARK坐标变换，得到多路永磁同步电机的电流Id和Iq ;电机转子位置信号通过永磁同步电机位置闭环模块、同步电机速度闭环模块进行速度闭环后，与电流Id、Iq共同通过永磁同步电机电流闭环模块进行电流闭环，得到多路永磁同步电机的电压UcUUq ;电压UcUUq通过PARK逆变换模块、CLARK逆变换模块进行逆变换的坐标变换后，生成控制多路SVPWM开关信号，电机功率驱动模块(4)将SVPWM开关信号进行直流电源逆变，进而驱动多路永磁同步电机运动。
【专利摘要】本发明属于一种电机控制电路，具体公开一种基于FPGA芯片的多路永磁同步电机控制电路,包括FPGA模块，FPGA模块的相电流信号输入端与电机相电流采集模块的信号输出端连通，FPGA模块的转子位置信号输入端与电机转子位置采集模块的信号输出端连通；电机转子位置采集模块的转子位置信号采集端与永磁同步电机组的转子位置信号输出端连通；电机相电流采集模块的信号输入端与永磁同步电机组的相电流信号输出端连通；电机功率驱动模块的信号输入端与FPGA模块的SVPWM控制信号输出端连通；电机功率驱动模块的信号输出端与永磁同步电机组的电流信号输入端连通。该电路能够实现多路永磁同步电机的驱动控制和协同控制功能。
【IPC分类】H02P6-04, H02P21-00
【公开号】CN104579031
【申请号】CN201310521534
【发明人】卢二宝, 魏思维, 于志远, 黄玉平, 丁伟涛, 任丽平
【申请人】北京精密机电控制设备研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月29日