基于dsp和cpld的开关磁阻电机运动控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电机控制技术领域，尤其涉及基于DSP和CPLD的开关磁阻电机运动控制系统。
【背景技术】
[0002]开关磁阻电动机调速系统(Switched Reluctance Drive: SRD)是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。它具有调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点。英、美等经济发达国家对开关磁阻电动机调速系统的研究起步较早，并已取得显著效果，产品功率等级从数W直到数百KW，广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域。
[0003]开关磁阻电机(Switched Reluctance Machine: SRM)又称为电流调节步进电动机，其结构和感应式步进电动机相类似，只是定子磁极对数和转子磁极对数不相等。定子绕组可以是三相也可以是四相，由于电磁转矩仅由定转子磁阻产生，因此每相绕组只需一个功率器件，即可产生所需转矩。由于结构简单、转矩转动惯量高，开关磁阻电机可实现高速驱动，非常适合运动控制系统。
【实用新型内容】
[0004]有鉴于此，本实用新型提供一种基于DSP和CPLD的开关磁阻电机运动控制系统。
[0005]本实用新型是这样实现的，基于DSP和CPLD的开关磁阻电机运动控制系统，包括核心控制器、上位机、隔离驱动模块、电流检测器、功率变换器、开关磁阻电机、故障检测模块和位置检测模块，所述核心控制器包括DSP控制器和CPLD电流采集故障检测器，所述DSP控制器包括ADC接口、正交解码电路和P丽发生器，所述CPLD电流采集故障检测器包括ADC模块、编码器和I\0接口；
[0006]所述上位机连接DSP控制器，DSP控制器与CPLD电流采集故障检测器连接，DSP控制器通过所述隔离驱动模块连接功率变换器，功率变换器外界交流电源，且功率变换器通过所述电流检测器连接CPLD电流采集故障检测器，所述开关磁阻电机的一端连接功率变换器，另一端分别连接所述故障检测模块和位置检测模块，所述故障检测模块连接CPLD电流采集故障检测器，所述位置检测模块连接所述ADC模块，所述ADC模块连接ADC接口，所述正交解码电路连接PWM发生器和编码器，编码器连接I\0接口。
[0007]进一步的，所述上位机通过SCI串口通信连接所述DSP控制器。
[0008]进一步的，所述基于DSP和CPLD的开关磁阻电机运动控制系统还包括数据显示器，所述数据显示器连接所述CPLD电流采集故障检测器上的1\0接口。
[0009]本实用新型提供的基于DSP和CPLD的开关磁阻电机运动控制系统的优点在于:采用以DSP+CPLD为控制核心的数字控制技术，可以大大降低控制器的元件数量，提高系统的可靠性;数字化控制器的调试、参数整定非常灵活，且性能随环境的漂移非常小;数字控制器可以方便的实现故障诊断，在开机时通过扫描系统中各个主要部件的基于开关磁阻电机的电动执行器研究与设计健康状态，可以检查出问题部件，并提示故障位置，从而降低错误动作的可能性。同时也大大加快了系统维修速度，提高运行率，降低损失;数字处理器使得系统的接口异常丰富，可以轻松的和上位机通讯，实现诸如分布式控制等先进的结构。
[0010]此类DSP用于后台复杂运算和CPLD用于前台开关磁阻电机驱动控制的数字化控制器发挥了各自的优势，改善了传统单DSP控制器中各类繁琐中断与开关磁阻电机实时控制复杂程度相制约的缺点，显著提高了电流采样频率并可以使DSP实现复杂的控制策略。
[0011]本实用新型不仅可取得良好的速度控制特性，同时具有良好的位置控制能力。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型基于DSP和CPLD的开关磁阻电机运动控制系统的模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0014]请参阅图1，图1为本实用新型基于DSP和CPLD的开关磁阻电机运动控制系统的模块结构示意图。
[0015]所述基于DSP和CPLD的开关磁阻电机运动控制系统，包括核心控制器10、上位机20、隔离驱动模块30、电流检测器40、功率变换器50、开关磁阻电机60、故障检测模块70和位置检测模块80，所述核心控制器10包括DSP控制器11和CPLD电流采集故障检测器12，所述DSP控制器11包括ADC接口 111、正交解码电路112和PWM发生器113，所述CPLD电流采集故障检测器12包括ADC模块121、编码器122和1\0接口 123;
[0016]所述上位机20连接DSP控制器11，DSP控制器11与CPLD电流采集故障检测器12连接，DSP控制器11通过所述隔离驱动模块30连接功率变换器50，功率变换器50外界交流电源，且功率变换器50通过所述电流检测器40连接CPLD电流采集故障检测器12，所述开关磁阻电机60的一端连接功率变换器50，另一端分别连接所述故障检测模块70和位置检测模块80，所述故障检测模块70连接CPLD电流采集故障检测器12，所述位置检测模块80连接所述ADC模块121，所述ADC模块121连接ADC接口 111，所述正交解码电路112连接PffM发生器113和编码器122，编码器122连接1\0接口 123。
[0017]所述上位机20通过SCI串口通信连接所述DSP控制器11。
[0018]所述基于DSP和CPLD的开关磁阻电机运动控制系统还包括数据显示器90，所述数据显示器90连接所述CPLD电流采集故障检测器12上的1\0接口 123。
[0019]DSP控制器11与CPLD电流采集故障检测器12通过并行接口通讯，DSP控制器11负责实现微步控制和电流矢量算法，并实时读取CPLD电流采集故障检测器12运算出的开关磁阻电机60的位置和速度等数据来完成系统的闭环处理，并按照相应控制策略，计算出脉冲宽度调制PffM信号周期值和占空比产生PffM信号，PffM信号经过隔离驱动模块30综合处理后，输出驱动开关磁阻电机60的功率变换器50的开通关断信号，同时，反馈一些电机运行状态数据给CPLD电流采集故障检测器12，并通过数据显示器90;
[0020]CPLD电流采集故障检测器12作为协处理器，首先负责完成A/D电流的采样和逻辑处理开关磁阻电机60的位置信号，同时计算出开关磁阻电机60实时速度和位置，将实时数据反馈给DSP控制器11;位置检测模块80检测开关磁阻电机60转子位置信号，并将获得的位置信号送给CPLD电流采集故障检测器12处理；电流检测调理电路检测开关磁阻电机三相电流经给CPLD电流采集故障检测器12，并通过调理后再给DSP控制器11;故障检测采样开关磁阻电机60各相电流、母线电压、温度，把磁阻电机的过压、欠压、过流、过热等信息送到CPLD电流采集故障检测器12的故障处理模块70进行处理，产生系统故障信号并通过并行接口传给DSP，DSP控制器11通过综合判断后做出正确判断，及时处理，从而保证系统安全。
[0021]采用以DSP+CPLD为控制核心的数字控制技术，可以大大降低控制器的元件数量，提高系统的可靠性;数字化控制器的调试、参数整定非常灵活，且性能随环境的漂移非常小;数字控制器可以方便的实现故障诊断，在开机时通过扫描系统中各个主要部件的基于开关磁阻电机的电动执行器研究与设计健康状态，可以检查出问题部件，并提示故障位置，从而降低错误动作的可能性。同时也大大加快了系统维修速度，提高运行率，降低损失;数字处理器使得系统的接口异常丰富，可以轻松的和上位机通讯，实现诸如分布式控制等先进的结构。
[0022]此类DSP用于后台复杂运算和CPLD用于前台开关磁阻电机驱动控制的数字化控制器发挥了各自的优势，改善了传统单DSP控制器中各类繁琐中断与开关磁阻电机实时控制复杂程度相制约的缺点，显著提高了电流采样频率并可以使DSP实现复杂的控制策略。
[0023]本实用新型不仅可取得良好的速度控制特性，同时具有良好的位置控制能力。
[0024]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.基于DSP和CPLD的开关磁阻电机运动控制系统，其特征在于，包括核心控制器(10)、上位机(20)、隔离驱动模块(30)、电流检测器(40)、功率变换器(50)、开关磁阻电机(60)、故障检测模块(70)和位置检测模块(80)，所述核心控制器(I O)包括DSP控制器(11)和CPLD电流采集故障检测器(12)，所述DSP控制器(11)包括ADC接口( 111)、正交解码电路(112)和PWM发生器(113)，所述CPLD电流采集故障检测器(12)包括ADC模块(121)、编码器(122)和I \0接口(123); 所述上位机(20)连接DSP控制器(11)，DSP控制器(11)与CPLD电流采集故障检测器(12)连接，DSP控制器(11)通过所述隔离驱动模块(30)连接功率变换器(50)，功率变换器(50)外界交流电源，且功率变换器(50)通过所述电流检测器(40)连接CPLD电流采集故障检测器(12)，所述开关磁阻电机(60)的一端连接功率变换器(50)，另一端分别连接所述故障检测模块(70)和位置检测模块(80)，所述故障检测模块(70)连接CPLD电流采集故障检测器(12)，所述位置检测模块(80)连接所述ADC模块(121)，所述ADC模块(121)连接ADC接口(111)，所述正交解码电路(112)连接PffM发生器(113)和编码器(122)，编码器(122)连接1\0接口(123)。2.根据权利要求1所述的基于DSP和CPLD的开关磁阻电机运动控制系统，其特征在于，所述上位机(20)通过SCI串口通信连接所述DSP控制器(11)。3.根据权利要求1所述的基于DSP和CPLD的开关磁阻电机运动控制系统，其特征在于，还包括数据显示器(90)，所述数据显示器(90)连接所述CPLD电流采集故障检测器(12)上的1\0接口(123)。
【专利摘要】本实用新型涉及基于DSP和CPLD的开关磁阻电机运动控制系统，包括核心控制器、上位机、隔离驱动模块、电流检测器、功率变换器、开关磁阻电机、故障检测模块和位置检测模块，所述核心控制器包括DSP控制器和CPLD电流采集故障检测器，所述DSP控制器包括ADC接口、正交解码电路和PWM发生器，所述CPLD电流采集故障检测器包括ADC模块、编码器和I\O接口。
【IPC分类】H02P25/08
【公开号】CN205178931
【申请号】CN201521014564
【发明人】刘剑锋
【申请人】湖南品信生物工程有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月10日