[发明专利]一种基于双内核的超高速永磁同步电机驱动控制器

摘要

本发明提出一种基于双内核的超高速永磁同步电机驱动控制器。包括散热模块、驱动系统模块、主控制系统模块；散热模块包括散热器底座、驱动器温度检测模块、风扇驱动控制模块以及风扇；驱动系统模块包括整流模块、逆变模块，驱动与隔离模块、霍尔模块；主控制系统模块包括双核DSP主控制模块、FPGA从控制模块、电机温度检测模块、调理模块、AD转换模块以及电源模块；其中，双核DSP主控模块又包括第一核和第二核，FPGA从控制模块又包括PWM脉冲宽度信号监控模块和保护模块。本发明在高速控制情况下，相较于普通驱动器具有更宽的调速范围和适用性，同时适用于无传感器转速估计的超高速永磁同步电机。

主权项

一种基于双内核的超高速永磁同步电机驱动控制器，其特征在于，包括散热模块(1)、驱动系统模块(2)、主控制系统模块(3)；散热模块(1)包括散热器底座(1‑1)、驱动器温度检测模块(1‑2)、风扇驱动控制模块(1‑3)以及风扇(1‑4)；驱动系统模块(2)包括整流模块(2‑1)、逆变模块(2‑2)，驱动与隔离模块(2‑3)、霍尔模块(2‑5)；主控制系统模块(3)包括双核DSP主控制模块(3‑1)、FPGA从控制模块(3‑2)、电机温度检测模块(3‑3)、调理模块(3‑4)、AD转换模块(3‑5)以及电源模块(3‑6)；其中，双核DSP主控模块(3‑1)又包括第一核(3‑1‑2)和第二核(3‑1‑1)，FPGA从控制模块(3‑2)又包括PWM脉冲宽度信号监控模块(3‑2‑1)和保护模块(3‑2‑2)；散热器底座(1‑1)与所述驱动控制器中的功率器件接触安装，用于为所述驱动控制器中的功率器件传导散热；驱动器温度检测模块(1‑2)用于实时采集所述驱动控制器的温度并将该温度信号传输给风扇驱动控制模块(1‑3)；风扇驱动控制模块(1‑3)根据驱动控制器的温度高低，控制风扇(1‑4)的工作状态；整流模块(2‑1)与外部三相交流电整流成直流电，为逆变模块(2‑2)和主控制系统模块(3)供电；所述逆变模块(2‑2)接收驱动与隔离模块(2‑3)的PWM脉冲信号，并根据PWM脉冲信号将直流电逆变成交流电，为风扇驱动控制模块(1‑3)、霍尔模块(2‑5)以及永磁同步电机的定子供电；驱动与隔离模块(2‑3)接收经过FPGA从控制模块(3‑2)监控的PWM脉冲信号，进行隔离传输，并将PWM脉冲信号转换成能够驱动逆变模块(2‑2)的高电平PWM脉冲信号；霍尔模块(2‑5)用于使用霍尔元件对逆变模块(2‑2)逆变得到的定子三相电压电流信号、直流母线的电压信号进行采样并传输给信号调理模块(3‑4)；电源模块(3‑6)用于将整流模块(2‑1)输出的电压转换成主控制系统模块(3)所需的电压；电机温度检测模块(3‑3)用于采集电机本体的温度，并将该温度信号传输给调理模块(3‑4)；调理模块(3‑4)用于接收霍尔模块(2‑5)采集的定子电压电流信号、直流母线电压信号、电机本体的温度信号，并将所述接收的信号调理成符合AD转换模块(3‑5)输入要求的信号；AD转换模块(3‑5)用于将接收到的定子电压电流信号、电机温度信号转换成数字芯片可以接收的数字信号，并传递给FPGA从控制模块(3‑2)中的保护模块(3‑2‑2)以及双核DSP主控模块(3‑1)中的第二核(3‑1‑1)；双核DSP主控模块中的第一核(3‑1‑2)用于根据设定的目标转速和由第二核(3‑1‑1)计算得到的估计转速，使用电机数学模型，通过直接转矩控制得到给予驱动逆变模块(2‑2)的PWM控制信号，并将PWM控制信号发送给FPGA从控制模块(3‑2)；第二核(3‑1‑1)用于根据AD转换模传(3‑5)传输过来的定子三相电压电流信号，使用扩展卡尔曼估计算法估算出电机速度和转子位置，并将估计得到的电机转速和转子位置数据传递给第一核(3‑1‑2)；保护模块(3‑2‑2)用于接收AD转换模块(3‑5)输出的定子三相电压电流、直流母线电压以及电机本体温度信号，在定子三相电压电流、直流母线电压、电机本体温度信号达到设定的报警条件后，产生故障信号并封锁FPGA从控制模块(3‑2)的PWM控制信号的输出；PWM监控模块(3‑2‑1)用于接收双核DSP模块中产生的PWM控制信号，并对PWM控制信号进行互锁条件判断，若出现互锁条件不满足的情况，产生故障信号并封锁FPGA从控制模块(3‑2)的PWM控制信号的输出；若PWM控制信号满足互锁条件，则将PWM控制信号输出给驱动与隔离模块(2‑3)。