[实用新型]基于FPGA芯片为核心的稀土永磁同步电机驱动控制装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种基于FPGA芯片为核心的稀土永磁同步电机驱动控制装置。

背景技术：

稀土永磁同步电机是一种公认的高效节能电机，与普通电机相比，具有节能高效，结构简单，功率密度高，转速不随负载波动的特性等特点。我国稀土元素储量丰富，为稀土永磁同步电机的广泛应用奠定了很好的基础。

稀土永磁同步电机的控制要比普通电机复杂的多，通用的变频器几乎无法可靠驱动。在稀土永磁同步电机的驱动系统中，需要实现大量的实时并行数据处理及控制，如果采用单片机或DSP来实现，系统响应速度难以满足稀土永磁同步电机的控制要求。这些问题在很大程度上影响了稀土永磁同步电机实际应用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单，可靠性高，调速平稳精确，系统响应快，负载特性好，功能可扩充性强的基于FPGA为核心的稀土永磁同步电机驱动控制装置。

为了克服现有技术的不足，本实用新型的技术方案是这样解决的：一种基于FPGA芯片为核心的稀土永磁同步电机驱动控制装置，本实用新型的特殊之处在于该装置的硬件由FPGA芯片依次分别与供电电路、PWM驱动输出电路、id/td测量、通信接口、输入输出控制及显示部分、位置传感器、多路模拟量采集连接，多路模拟量采集与供电隔离转化和三相电流测量连接，PWM驱动输出电路、位置传感器与稀土永磁同步电机连接，且系统集成有多种转矩控制模型。

所述的多路模拟量采集部分，由芯片内模拟量采集模块与自适应锯齿波生成电路连接，该自适应锯齿波生成电路与幅值脉宽转换电路连接，幅值脉宽转换电路和芯片内模拟量采集模块连接。

所述的电流变化率采集处理部分由感应式电流变化率传感器、保护信号生成电路构成，感应式电流变化率传感器与保护信号生成电路连接，保护信号生成电路与FPGA芯片内电流变化率处理模块连接。

所述的多种转矩控制模型包括：

(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。

现有技术相比，由于本实用新型使用了以FPGA芯片为核心的控制单元和同步并行的多路模拟量数据采集方法，为系统并行控制奠定了基础，使系统具有很高的响应速度；多种转矩控制模型为电动汽车和工业自动化的控制提供的便利。本实用新型具有结构简单，可靠性高，调速平稳精确，系统响应快，负载特性好，功能可再扩充性强等特点。可广泛用于工业自动化，电动汽车，轮船，火车，国防等多个行业。

附图说明：

图1为本实用新型电气系统结构示意图；

图2为多路模拟量采集部分示意图；

图3为电流变化率采集处理部分结构示意图。

具体实施方式

附图为本实用新型的实施例。

下面结合附图对发明内容作进一步说明：

参照图1所示，一种基于FPGA芯片为核心的稀土永磁同步电机驱动控制装置，该装置的硬件由FPGA芯片1依次分别与供电电路3、PWM驱动输出电路6、id/td测量4、多路模拟量采集10、通信接口9、输入输出控制及显示部分2、位置传感器8连接，多路模拟量采集10与供电隔离转化5和三相电流测量5连接，PWM驱动输出电路6、位置传感器8与稀土永磁同步电机连接。

图2所示，多路模拟量采集部分由芯片内模拟量采集模块73与自适应锯齿波生成电路71连接，自适应锯齿波生成电路71与幅值脉宽转换电路72连接，幅值脉宽转换电路72与芯片内模拟量采集模块73和被采集模拟量数据相连接。

为了实现稀土永磁同步电机驱动控制装置对电流、电压等多参数并行采集的要求，提高采样数据抗干扰能力，采集运行过程为：FPGA芯片内模拟量采集模块73发出系统同步脉冲和锯齿波幅值数据到自适应锯齿波生成电路71，自适应锯齿波生成电路71将其生成的锯齿波特性数据送回片内模拟量采集模块73构成闭环，生成稳定的同步锯齿波。三相电流测量电路完成电流信号测量，供电隔离转化电路完成供电电压测量，上述电流、电压等模拟量信号和同步锯齿波在幅值脉宽转换电路72中生成各对应的方波数据并行送出，芯片内模拟量采集模块73将方波数据并行转换成模拟量数据。实现了多路模拟数据的同步并行采集。