[实用新型]基于VME总线的同步电机交交变频矢量控制系统

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及一种同步电机交交变频矢量控制系统，尤其涉及一种基于VME总线的同步电机交交变频矢量控制系统。

二、背景技术

大功率交流传动领域，交交变频调速技术是目前应用最广泛的交流调速方案。交交变频调速技术复杂，装备容量大，涉及电力电子、自动控制和电机等多个学科领域，该技术被少数国外大公司垄断。我国现有的同步电机交交变频矢量控制系统大部分采用国外电控系统，其中较典型的是西门子公司的Simadyn D实时数字控制系统。Simadyn D实时数字控制系统采用的是西门子公司特有的数据通讯总线，控制系统中的控制板基于此数据总线进行数据交换。该控制系统结构易于扩充，但同时也存在不足之处，即总线接口协议不具有开放性和通用性，这限制了用户对系统的二次开发。

三、实用新型内容

1、实用新型目的：本实用新型的目的是克服现有技术通用性不好，开放性差等缺陷，提供一种满足多任务实时控制系统需求的基于VME总线的同步电机交交变频矢量控制系统。

2、技术方案：为了达到上述实用新型目的，基于VME总线的同步电机交交变频矢量控制系统包括三相交流电源、三相交交变频器、同步电机、检测系统和VMIC控制系统。其中，三相交流电源与三相交交变频器相连，为三相交交变频器提供频率固定的电源；三相交交变频器与同步电机相连，为同步电机提供频率可变的电源；检测系统与同步电机相连，检测同步电机电压信号、电流信号、速度信号和位置信号，并将检测信号传给VMIC控制系统；VMIC控制系统与三相交交变频器相连，产生触发脉冲触发三相交交变频器。

所述检测系统包括电压检测、电流检测、电动机速度和位置检测。电压检测与电流检测通过LEM传感器实现，LEM传感器输出的模拟量经过模拟信号接口板的A/D转换后变为数字量传输给DSP控制系统。电动机的速度检测通过增量式码盘实现，位置检测通过绝对值码盘实现，通过码盘信号接口板把速度和位置信号转化为数字量传输给电流环控制板。

所述VMIC控制系统包括CPU板、反射内存通讯接口板、模拟信号接口板、数字信号接口板、码盘信号接口板、Profibus通讯接口板、电流环控制板。上述接口板都插在VME总线机箱背板上，通过VME总线实现各接口板之间的通讯。

所述CPU板主要完成矢量控制算法、系统工作状态显示、数据分析和人机界面设计等功能。

所述反射内存通讯接口板可以实现多个控制系统之间的远程通讯和实时控制。

所述模拟信号接口板将模拟调试给定信号、电压及电流传感器输出的模拟信号转换成数字信号，同时，可以将关键变量由数字信号转换成模拟信号并输出，便于进行实时调试与监控。

所述数字信号接口板采集现场底层设备的数字信号、开关状态信息，并传递给CPU主板，同时通过数字信号输出，将控制系统的状态和控制命令传给子设备，实现与子设备的信息交换与监控。

所述码盘信号接口板接收增量式码盘和绝对值式码盘信号，并将信号转化为数字量传输给电流环控制板。

所述Profibus通讯接口板用于带有Profibus接口的底层设备之间的通讯，该接口板采集故障信号、反馈信号和输出命令信号。

所述电流环控制板包括DSP控制系统、FPGA控制系统、同步电压接口电路、脉冲驱动接口电路和A/D采样接口电路。FPGA控制系统中的双口RAM信息上传给CPU板，CPU板综合以上信息并结合电动机模型完成交交变频的矢量控制任务，产生电压前馈信号和交流电流给定信号，并刷新FPGA控制系统中的双口RAM。DSP控制系统采集FPGA控制系统内的双口RAM信息，并综合CPU板的控制信号、同步电压信号、电压电流信号，产生控制脉冲，控制脉冲通过FPGA控制系统传递到脉冲驱动接口电路，最终发送给三相交交变频器。

本实用新型的有益效果是，克服了现有技术通用性不好，开放性差等缺陷，提供了一种满足多任务实时控制的同步电机交交变频矢量控制系统。

四、附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是VMIC控制系统结构示意图。

图3是电流环控制板的结构示意图。

图中，1.三相交流电源  2.三相交交变频器  3.同步电机  4.检测系统  5.VMIC控制系统  6.CPU板  7.反射内存通讯接口板  8.模拟信号接口板  9.数字信号接口板  10.码盘信号接口板  11.Profibus通讯接口板  12.电流环控制板  13.VME总线  14.DSP控制系统15.FPGA控制系统  16.同步电压接口电路  17.脉冲驱动接口电路  18.A/D采样接口电路