基于嵌入式加数字信号处理的电力电子数字控制系统的制作方法

本发明涉及电力电子，尤其涉及基于嵌入式加数字信号处理的电力电子数字控制系统。

背景技术：

1、随着微处理器和dsp技术的发展，数字控制技术已广泛应用于电力电子领域。电力电子数字控制系统采用单片机或dsp作为数字控制核心，通过adc模数转换将各项实时测量参数数字化，dsp运用数字信号处理理论对输出信号进行数字生成和数字调制，从而实现机电转换效率的提高。系统支持多项数字控制算法，能实现不同控制策略的灵活选择。与模拟控制相比，数字控制系统具有控制准确度高、结构模块化强的优点，大大提高了系统的可靠性和灵活性，为电气驱动赋能提供了技术支撑。一般可用于包括：交流变压器/配电变压器，如用于智能变压器，实现自动调压、保护、远程监控等功能；电动机驱动系统，如用于工业机床或工业生产线上各种电机的变频控制，实现精确可程序化控制；变频控制泵浦，如用于工业水泵或冷却塔风机的顺畅运行控制；变频控制风扇电机，如用于工业风机或冷却塔系统中的风机控制等相关装置。

2、针对电力电子数字控制系统与电动机驱动系统连接控制时，电机系统控制往往采用单片机/dsp作为控制核心，实现控制算法和动作，如果使用单任务方式编程，易出现单点任务失败导致全局故障的隐患，同时因设备运行过程中会受到振动影响，出现一定的失效问题，即设备工作时整体结构会产生振动，长时间振动对接口连接线路或探头有损伤作用，且接口连接不够牢固，在振动下容易松动导致脱落现象发生，在长期的振动下易造成开路零点跳变现象。

3、因此，针对上述技术问题，有必要提供基于嵌入式加数字信号处理的电力电子数字控制系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决现有技术中存在的上述问题，而提出的基于嵌入式加数字信号处理的电力电子数字控制系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、基于嵌入式加数字信号处理的电力电子数字控制系统，包括：

4、中央处理模块：处理多种控制指令和数据；

5、传感器模块：收集电机转速、电流和温度实时运行参数；

6、pwm输出模块：为电机提供可调节占空比的pwm驱动波形，实现电机速度速控；

7、电机驱动输出模块：根据输出信号，驱动i gbt开关对电机进行调速供电；

8、电机控制算法模块：运用pid控制算法实现电机的起停运作、定速运行；

9、人机交互模块：用于设置电机参数和工作模式，监测电机运行状态数据；

10、通信接口监测模块：实现对电机和电力电子数字控制系统连接情况的监测和反馈；

11、任务调度模块：实现系统内各任务间有序交互执行；

12、云服务器模块：储存和传导数据，进行远距离控制和集中管理。

13、作为本发明的进一步改进，所述中央处理模块处理的各种指令包括：启停指令、定参数指令、调参指令、应急指令和限位指令；

14、所述中央处理模块处理的各种数据包括：传感器采集数据、闭环控制数据、运行状态数据、设置参数数据和通信数据。

15、作为本发明的进一步改进，所述人机交互模块功能页面包括：运行状态监测页面、参数设置配置页面、限位参数设置页面、故障信息查询页面、运行日志查询页面、系统设置页面和网络连接设置页面。

16、作为本发明的进一步改进，所述任务调度模块对系统内各任务划分为高优先级和次优先级，并依据各个任务的优先级等级按照高优先级大于次优先级的顺序进行有序交互执行。

17、作为本发明的进一步改进，所述任务调度模块对系统内各个任务划分高优先级和次优先级的依据包括：时间要求程度、任务重要性、资源占用、任务阻塞情况和任务响应时间；

18、所述任务调度模块对系统内各个任务划分优先级和次优先级的判定标准包括：

19、高优先级：时间要求强，核心重要，计算任务轻；

20、次优先级：时间要求弱，辅助任务，计算任务重，长期等待资源或阻塞；

21、当判定多个高优先级任务存在时，通过人工干预的方式判定多个高优先级任务的执行的先后顺序。

22、作为本发明的进一步改进，所述电机顶端安装有连接控制块，所述连接控制块上开设有连接口，所述连接口内壁安装有柔性连接线，所述柔性连接线一端设置有连接组件，所述连接组件包括连接端口，所述连接端口与柔性连接线相连接，且连接端口内安装有数据线。

23、作为本发明的进一步改进，所述连接口内壁固定连接有多组均匀分布的减振筒，所述减振筒内滑动连接有挤压块，所述减振筒内壁固定连接有复位弹簧，所述复位弹簧一端与挤压块固定连接，所述挤压块远离复位弹簧一端与连接端口相连接。

24、作为本发明的进一步改进，所述连接控制块上开设有多个均匀分布且与多组减振筒相连通的输出槽，所述连接端口一端固定连接有固定环，所述固定环上开设有多个均匀分布且与多组减振筒相匹配的保护槽，所述保护槽内滑动连接有滑杆，所述滑杆底端固定连接有光滑球体。

25、作为本发明的进一步改进，所述固定环一端固定连接有多个均匀分布且与保护槽相匹配的限位块，所述限位块与保护槽相连通，所述限位块内开设有防护槽，所述防护槽内壁安装有伸缩筒，且防护槽内滑动连接有防护杆，所述防护杆底端安装有与之相连通的防护气囊。

26、作为本发明的进一步改进，所述伸缩筒底端与防护杆相连接，且伸缩筒与防护杆相连通，所述输出槽与防护槽相连通，所述挤压块和滑杆的材质均设置为聚四氟乙烯材质，所述连接控制块上开设有多个均匀分布且与输出槽相连通的反馈槽，所述反馈槽内滑动连接有反馈杆，所述连接控制块外端且位于多个反馈杆外包围处安装有多个环形摄像头，所述环形摄像头与通信接口监测模块相连接

27、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

28、本发明中，采用任务调度模块将系统任务按优先级划分为高优先级和次优先级任务，并根据任务特性如时间要求、重要性等动态调整任务优先级，通过任务调度实现了系统内各任务有序而优先执行，比单一任务编程方式更具弹性，可以避免单点任务异常导致整体故障，提高了系统的弹性容错能力，同时采用了柔性连接结构，通过减振筒内安装的挤压块和复位弹簧等结构进行缓冲，利用防护气囊的膨胀限定接口线的动态位移，同时设置了反馈杆和摄像头进行振动监测，可以实时了解振动程度，并采用聚四氟乙烯和橡胶材料，保证部件在长期振动下不失效，实现了接口连接结构的动态匹配，在保证工作可靠性的同时，还具有拆装方便的优点。它通过一系列结构协同工作，利用气体和弹性机构减缓对数据线的振动影响，保证了系统长期运行时接口连接的稳定性，有效解决了传统刚性连接在振动环境下容易脱落的问题。

技术特征：

1.基于嵌入式加数字信号处理的电力电子数字控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于嵌入式加数字信号处理的电力电子数字控制系统，其特征在于，所述中央处理模块处理的各种指令包括：启停指令、定参数指令、调参指令、应急指令和限位指令；

3.根据权利要求1所述的基于嵌入式加数字信号处理的电力电子数字控制系统，其特征在于，所述人机交互模块功能页面包括：运行状态监测页面、参数设置配置页面、限位参数设置页面、故障信息查询页面、运行日志查询页面、系统设置页面和网络连接设置页面。

4.根据权利要求1所述的基于嵌入式加数字信号处理的电力电子数字控制系统，其特征在于，所述任务调度模块对系统内各任务划分为高优先级和次优先级，并依据各个任务的优先级等级按照高优先级大于次优先级的顺序进行有序交互执行。

5.根据权利要求1所述的基于嵌入式加数字信号处理的电力电子数字控制系统，其特征在于，所述任务调度模块对系统内各个任务划分高优先级和次优先级的依据包括：时间要求程度、任务重要性、资源占用、任务阻塞情况和任务响应时间；

6.根据权利要求1所述的基于嵌入式加数字信号处理的电力电子数字控制系统，其特征在于，所述电机(1)顶端安装有连接控制块(2)，所述连接控制块(2)上开设有连接口(21)，所述连接口(21)内壁安装有柔性连接线(22)，所述柔性连接线(22)一端设置有连接组件(4)，所述连接组件(4)包括连接端口(41)，所述连接端口(41)与柔性连接线(22)相连接，且连接端口(41)内安装有数据线(3)。

7.根据权利要求6所述的基于嵌入式加数字信号处理的电力电子数字控制系统，其特征在于，所述连接口(21)内壁固定连接有多组均匀分布的减振筒(23)，所述减振筒(23)内滑动连接有挤压块(24)，所述减振筒(23)内壁固定连接有复位弹簧(25)，所述复位弹簧(25)一端与挤压块(24)固定连接，所述挤压块(24)远离复位弹簧(25)一端与连接端口(41)相连接。

8.根据权利要求6所述的基于嵌入式加数字信号处理的电力电子数字控制系统，其特征在于，所述连接控制块(2)上开设有多个均匀分布且与多组减振筒(23)相连通的输出槽(26)，所述连接端口(41)一端固定连接有固定环(42)，所述固定环(42)上开设有多个均匀分布且与多组减振筒(23)相匹配的保护槽(43)，所述保护槽(43)内滑动连接有滑杆(44)，所述滑杆(44)底端固定连接有光滑球体(45)。

9.根据权利要求8所述的基于嵌入式加数字信号处理的电力电子数字控制系统，其特征在于，所述固定环(42)一端固定连接有多个均匀分布且与保护槽(43)相匹配的限位块(46)，所述限位块(46)与保护槽(43)相连通，所述限位块(46)内开设有防护槽(47)，所述防护槽(47)内壁安装有伸缩筒(48)，且防护槽(47)内滑动连接有防护杆(49)，所述防护杆(49)底端安装有与之相连通的防护气囊(50)。

10.根据权利要求9所述的基于嵌入式加数字信号处理的电力电子数字控制系统，其特征在于，所述伸缩筒(48)底端与防护杆(49)相连接，且伸缩筒(48)与防护杆(49)相连通，所述输出槽(26)与防护槽(47)相连通，所述防护气囊(50)的材质设置为橡胶材质，所述挤压块(24)和滑杆(44)的材质均设置为聚四氟乙烯材质，所述连接控制块(2)上开设有多个均匀分布且与输出槽(26)相连通的反馈槽(51)，所述反馈槽(51)内滑动连接有反馈杆(52)，所述连接控制块(2)外端且位于多个反馈杆(52)外包围处安装有多个环形摄像头(53)，所述环形摄像头(53)与通信接口监测模块相连接。

技术总结
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及基于嵌入式加数字信号处理的电力电子数字控制系统,包括电力电子数字控制系统，本发明采用任务调度模块将系统任务按优先级划分为高优先级和次优先级任务，并根据任务特性动态调整任务优先级，通过任务调度实现了系统内各任务有序而优先执行，提高了系统的弹性容错能力，同时采用了柔性连接结构，通过减振筒内安装的挤压块和复位弹簧等结构进行缓冲，利用防护气囊的膨胀限定接口线的动态位移，同时设置了反馈杆和摄像头进行振动监测，可以实时了解振动程度，利用气体和弹性机构减缓对数据线的振动影响，保证了系统长期运行时接口连接的稳定性，有效解决了传统刚性连接在振动环境下容易脱落的问题。

技术研发人员：陆俊,侯劲松,雷霆,谢民,李振伟,戴望,胡丹,汪辉,王伟,赵竞子
受保护的技术使用者：国网安徽省电力有限公司信息通信分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17