[实用新型]全数字开关磁阻电机调速控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种对电机进行控制的控制装置，尤其涉及一种开关磁阻电机调速控制器。

背景技术

随着工业电气传动、自动控制和家电领域对电机控制产品需求的不断增加，现代电机控制技术变得越来越重要。开关磁阻电机调速系统( Switched Reluctance Drive )，简称SRD，是集电力电子技术、微电子技术、电机控制技术于一体，典型的机电一体化技术，具有优良的调速性能。但开关磁阻电机的调速以前大多单独采用单片机、数字信号处理器（DSP）等进行控制，造成电路元器件多，硬件结构复杂、系统运行可靠性差、不能达到高速或者超高速运行、灵活性小等缺点。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种全数字开关磁阻电机调速控制器，通过数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）两者的结合，大大简化了系统结构，使得系统的完全数字化控制成为可能，完全解决了开关磁阻电机调速性能要求，和传统设计相比，既充分发挥了DSP在高速数据处理和复杂运算与优化上的优势，又充分发挥了FPGA的数据采集和处理的能力，实现了控制可靠，调速范围宽，控制灵活，高效节能，电路简单集成度高，便于系统升级维护等目的。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种全数字开关磁阻电机调速控制器，包括DSP与FPGA、开关磁阻电机、位置检测电路、电流检测调理电路、驱动隔离电路、功率变换电路、保护电路、电源管理电路，其特征是：DSP与FPGA相连接，FPGA的输出端与驱动隔离电路连接，驱动隔离电路的输出接功率变换电路，功率变换电路的输出接开关磁阻电机，开关磁阻电机的输出分别连接位置检测电路、保护电路和电流检测调理电路，位置检测电路和保护电路的输出分别与FPGA连接,电流检测调理的输出与DSP控制器连接，电源管理电路分别与DSP、FPGA、功率变换电路连接;其中：位置检测电路用于检测开关磁阻电机的转子位置，保护电路用于从开关磁阻电机取样电压电流温度信号，电流检测调理电路用于检测开关磁阻电机的三相电流，电源管理电路用于提供DSP、FPGA、功率变换电路的电源。

在上述的技术方案中，DSP与FPGA通过并行接口通信，DSP负责完成A/D电流的采样，并实时读取FPGA运算出的开关磁阻电机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，给FPGA提供开关磁阻电机的控制信号；FPGA作为协处理器，首先逻辑处理开关磁阻电机的位置信号，同时计算出开关磁阻电机实时速度和位置，将实时数据反馈给DSP，并根据DSP给出的脉冲宽度调制（PWM）信号周期值和占空比产生PWM信号，PWM信号经过FPGA的信号综合处理后，输出驱动开关磁阻电机的功率变换器的开通关断信号；位置检测电路检测开关磁阻电机转子位置信号，并将获得的位置信号送给FPGA处理；电流检测调理电路检测开关磁阻电机三相电流经调理后输出至DSP；保护电路采样开关磁阻电机各相电流、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FPGA的故障处理模块进行处理，产生系统故障信号，系统故障信号经过FPGA的信号综合处理后，输出驱动开关磁阻电机的功率变换器的关断信号，从而保证系统安全。

所述的FPGA主要包括：位置信号处理和角度解算模块，并行通信接口模块，信号发生与综合模块，位置信号处理和角度解算模块的输出连接信号发生与综合模块；其中：位置信号处理和角度解算模块用于位置信号处理、角度解算、触发源选择、转速计算，并行通信接口模块用于实现FPGA与DSP之间的并行通信，信号发生与综合模块用于综合角度计算输出信号、斩波信号、故障处理信号以及电压PWM信号。

所述的DSP主要包括模糊+PI复合控制模块，该模块在开关磁阻电机高速时采用PWM电压斩波、低速时采用定角度电流斩波模糊控制策略，实现速度环为外环，电流环为内环的双闭环控制。采用该控制方式，开关磁阻电机能够较快跟随给定速度，系统具有较好的动态性能和稳态性能，可以有效满足开关磁阻电机高性能控制要求。