[发明专利]一种高性能变频控制器

权利要求书

1.一种高性能变频控制器，其特征在于：该控制器采用浮点DSP核(1)、FPGA核(2)、ARM核(3)三核构架，

所述浮点DSP核(1)用于实现电动机的各种控制算法，包括VF控制、开环矢量控制、闭环矢量控制；

所述FPGA核(2)用于实现变频器各种控制逻辑处理，编码器测速，故障处理，ADC控制与数字滤波以及变频器信号的存储；

所述ARM核(3)用于实现变频器所需的各种通讯协议，包括USB、SCI、SPI、CAN、SDIO、Ethernet；

所述浮点DSP核(1)和FPGA核(2)之间及FPGA核(2)和ARM核(3)之间均采用总线连接，所述浮点DSP核(1)与ARM核(3)之间通过FPGA核(2)进行高速并行通信；

该控制器还包括高精度ADC模块(5)，外部逻辑电路模块(6)和通讯接口电路模块(4)，所述高精度ADC模块与FPGA核电连接，所述外部逻辑电路模块分别于浮点DSP核、FPGA核和ARM核电连接，配合各MCU实现变频器的控制需求，所述通信接口电路模块与ARM核电连接，用于实现通讯物理层的传输。

2.根据权利要求1所述一种高性能变频控制器，其特征在于：所述FPGA核包括：

控制逻辑处理模块(201)，用于处理外部逻辑电路发送的信息并发出控制信号；

编码器检测模块(202)，用于捕获外部光电式编码器脉冲信号，以测量电机的运行速度和旋转方向；

故障处理模块(203)，用于处理变频器过流、功率模块过流、直流母线过压和欠压以及制动单元故障；

ADC控制及数字滤波模块(204)，用于对外部ADC进行采样控制，并对采集到的信号进行滤波处理；

存储模块(205)，用于存储上述逻辑处理结果、编码器速度值、故障处理结果和外部ADC采样值并共享给DSP和ARM。

3.根据权利要求2所述一种高性能变频控制器，其特征在于：所述控制逻辑处理模块包括用户数字量I/O检测控制模块，用户继电器输出控制模块和外部多温度变量采集通道切换控制模块。

4.根据权利要求2所述一种高性能变频控制器，其特征在于：所述存储模块为模拟双口RAM。

5.根据权利要求1所述一种高性能变频控制器，其特征在于：所述通信接口电路包括：

一路全速USB2.0接口，用于实现变频控制器与上位机的通讯，便于采用上位机对变频器进行在线调试；

两路串行异步通信SCI接口，其中一路RS422接口用于实现变频控制器与参数设置键盘通讯，便于实现变频器的简易调试，另一路RS485接口用于实现变频控制器与外部PLC或者其他控制器的MODBUS通讯；

一路SPI接口，采用外扩通讯小板的方式，用于实现SPI转Profibus-DP功能，然后与外部PLC或者其他控制器通讯；

两路控制局域网CAN总线接口，其中一路用于实现板载CANOpen或者DeviceNet通讯，另外一路CAN总线接口用于实现通讯小板的CAN转光纤通讯功能；

一路SDIO接口，用于扩展MicroSD卡功能；

两路百兆工业以太网Ethernet接口，用于实现变频器的EtherCAT或者ProfiNet通讯。

6.根据权利要求5所述一种高性能变频控制器，其特征在于：所述两路百兆工业以太网Ethernet接口用于将多台变频器级联后，在上位机上实现整条生产线的变频器调试和监测。