[发明专利]基于DSP和FPGA的储能飞轮磁轴承控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于DSP和FPGA的储能飞轮磁轴承控制系统，包括DSP算法模块(2)、FPGA驱动控制模块(1)、磁轴承功率模块(7)、磁轴承信号监测模块(5)、磁轴承信号调理模块(4)、A/D转换模块(3)、LCD显示模块(8)、键盘(11)、上位机通信模块(9)、FPGA驱动控制模块(1)包括A/D控制器模块(12)、LCD控制器(13)、PWM发生器(14)、SCI通信模块(15)、双端口RAM(16)和键盘控制器(17)，其特征在于：DSP算法模块(2)电信号连接FPGA驱动控制模块(1)，磁轴承功率模块(7)电信号连接FPGA驱动控制模块(1)的PMW发生器(14)，键盘(11)电信号连接FPGA驱动控制模块(1)的键盘控制器，上位机通信模块(9)电信号连接FPGA驱动控制模块(1)的SCI通信控制器(15)，LCD显示模块(8)电信号连接FPGA驱动控制模块(1)的LCD控制器(13)，磁轴承信号监测模块(5)电信号连接磁轴承信号调理模块(4)，磁轴承信号调理模块(4)电信号连接A/D转换模块(3)，A/D转换模块(3)电信号连接FPGA驱动控制模块(1)的A/D采样控制器(12)，磁轴承功率模块(7)电信号连接飞轮磁轴承，通过PWM完成飞轮磁轴承线圈电流大小控制，来完成对飞轮运行的实时控制；磁轴承信号监测模块(5)电信号连接对飞轮磁轴承转子位移信号和磁轴承线圈电流线信号的监测。

2.根据权利要求1所述的一种基于DSP和FPGA的储能飞轮磁轴承控制系统，其特征在于：所述的DSP算法模块(2)采用BP神经网络-PID算法完成对磁轴承的稳定悬浮控制，采用FFT算法完成对磁轴承运行状况的实时监控。

3.根据权利要求1所述的一种基于DSP和FPGA的储能飞轮磁轴承控制系统，其特征在于：所述的DSP算法模块(2)片采用TMS320F28335，FPGA驱动控制模块(1)采用EP2C8Q208C8。

4.一种使用如权利要求1所述的一种基于DSP和FPGA的储能飞轮磁轴承控制系统得出的一种基于DSP和FPGA的储能飞轮磁轴承控制方法，其特征在于，方法是：磁轴承信号监测模块(5)中电流传感器和电涡流传感器分别捕获磁轴承线圈电流信号、磁轴承转子位移信号，信号调理模块(4)对磁轴承信号监测模块(5)捕获的信号进行滤波与放大，把信号调理在0-2.5V的范围内，FPGA驱动控制模块(1)通过A/D采样控制器(12)控制A/D转换模块(3)对调理后电流信号和位移信号的采集，并将采集后的数据存放在FPGA的内嵌双端口RAM(16)中，DSP算法模块(2)从FPGA驱动控制模块(1)的内嵌双端口RAM(16)中读取数据，通过BP神经元-PID算法(18)和FFT算法(19)处理数据生成磁轴承控制信号和磁轴承实时监测信号，处理后数据又被存放在FPGA驱动控制模块(1)中内嵌双端口RAM(16)中，FPGA驱动控制模块(1)读取这些信息，一方面驱动LCD控制器(13)在LCD显示模块(8)上显示频谱信号，另一面驱动PWM发生器生成PWM波，通过磁轴承功率模块(7)控制飞轮本体(6)。