[发明专利]基于单个FPGA芯片的多稀土永磁同步电机驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于单个FPGA芯片的多个稀土永磁同步电机驱动系统。

背景技术

多轴联动系统在电动汽车、自动化生产线、自动化设备等工程中大量应用。 常见的构成模式有：

机械传动模式：主动力驱动电机的动力由机械机构进行速度、力矩变换， 将动力传到各驱动轴，实现差速与力矩变换完成动力的分配。缺点是结构复杂， 功能单一，功能扩充难，速差与力矩变换范围小，价格与结构的复杂程度随系 统精度的提高成指数比例上升。

常规电控模式：常规多轴联动电控系统是由中控机通过通信数据线与各独 立的电机驱动器相连。各电机驱动器在中控机的统一协调控制下实现多轴联动 运行。因为中控机与各驱动器间传送实时数据需要时间，所以会使其系统的响 应滞后、实时性下降。另外中控与各驱动器是完全独立的设备，这会使系统运 行的同步性能变差。驱动器工作在复杂电气环境下，系统传送实时数据的可靠 性也会下降等缺陷。

发明内容

本发明的目的是为多电机协同工作场合提供一种简单、高效、稳定可靠的 基于单个FPGA芯片的多稀土永磁同步电机驱动系统，

为了克服现有技术实现多轴联动系统的不足，本发明提供了一种基于单个 FPGA芯片的多稀土永磁同步电机驱动系统的解决方案，该方案是由单个FPGA 芯片、供电部分、各PWM驱动输出部分、各数据采集部分、通信接口部分、输 入输出控制及显示部分构成，本发明的特殊之处在于所述单个FPGA芯片内集 成了一个主控单元(1)和多个电机驱动控制单元(2)，主控单元(1)和多个 电机驱动控制单元(2)连接；所述单个FPGA芯片还分别与输入输出控制及显 示部分、数据采集部分、通信接口部分直接连接，所述电机驱动控制单元分别 与PWM驱动输出部分、供电隔离测量电路、三相电流测量电路、位置传感器、 id/td电流变化率采集电路连接，所述PWM驱动输出部分分别与供电部分、稀 土永磁同步电机连接。

所述的数据采集部分是由：id/td电流变化率采集电路、供电隔离测量电 路、三相电流测量电路、位置传感器组成。

所述的输入输出控制及显示电路、通信接口与芯片内的主控单元直接相 连。

所述的供电部分、PWM驱动输出、数据采集部分与相对应的芯片内部电机 驱动控制单元相连接，构成稀土永磁同步电机驱动系统。

所述的单个FPGA芯片内的多个电机驱动控制单元(2)并行运行，相互独 立。

所述的主控单元(1)统一协调多个电机驱动控制单元(2)并行运行、实 现数据共享和共享数据无缝连接。

所述的数据包含实时采集数据、实时控制数据、运行模型数据，以上所述 数据可以同时被FPGA芯片内各并行运行的所有电机驱动控制单元(2)、自主 选择使用。

9、根据权利要求1所述的基于单个FPGA芯片的多稀土永磁同步电机驱动 系统，其特征在于系统集成了以下多种运行模式：

(1)各稀土永磁同步电机驱动系统可实现同频、同相运行模式；

(2)各稀土永磁同步电机驱动系统根据电机运行特性和系统需要，可实现 频差、相差、幅差的补偿运行模式；

(3)各稀土永磁同步电机驱动系统根据系统需要，可实现驱动转矩自由分 配运行模式。

系统控制模型包括：

(1)当受控电机输出转矩小于系统设定转矩时，控制指令对电机转速的增 加或减小控制有效；

(2)当受控电机输出转矩达到系统设定转矩时，控制指令对电机转速的增 加控制无效；减小控制有效；

(3)当受控电机输出转矩已经超过系统设定转矩时，电机转速会自动减 小。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意框图。

具体实施方式

图1为本发明的两个稀土永磁同步电机驱动系统实施例结构示意框图。

下面结合附图对发明内容作进一步说明：