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申请/专利权人:北京精密机电控制设备研究所
摘要:本发明提出一种泵用浸油式永磁同步电机驱动控制器及其控制方法,属于电机驱动控制技术领域,泵用浸油式永磁同步电机驱动控制器包括核心处理器DSP、485通信模块、三路CAN总线通信模块、以太网通信模块、旋转变压器信号检测电路、PWM隔离驱动电路、电压电流采样电路和功率驱动模块。本发明同时还提出了泵用浸油式永磁同步电机驱动控制器的控制方法,可同时实现485总线、三路冗余CAN总线、以太网等多种总线形式的实时通信,在机械式传感器故障时,可通过采用无传感器算法实现永磁同步电机的速度闭环矢量控制,且采用的无传感器算法不需要使用滤波器,与现有技术相比,大大减小了代码量及算法复杂度,具有突出的实质性特点和显著的进步。
主权项:1.一种泵用浸油式永磁同步电机驱动控制器的控制方法,其特征在于,采用泵用浸油式永磁同步电机驱动控制器,所述泵用浸油式永磁同步电机驱动控制器包括核心处理器DSP、485通信模块、三路CAN总线通信模块、以太网通信模块、旋转变压器信号检测电路、PWM隔离驱动电路、电压电流采样电路和功率模块;所述泵用浸油式永磁同步电机驱动控制器采用TMS570LS1227作为控制器的主控芯片,所述485通信模块采用ADUM2682,所述CAN总线通信模块采用TJA1050,所述以太网通信模块采用WIZnet的以太网接口芯片W5500作为以太网控制器,所述以太网通信模块电路中变压器芯片选用HX1188NL,旋变解码芯片采用AD2S1210;所述泵用浸油式永磁同步电机驱动控制器的控制方法采用机械传感器和无传感器双冗余的速度电流双闭环伺服控制方法,正常状态下采用旋转变压器获得电机转子位置和电机转速用于电机的转速双闭环控制,同时无传感器算法也用于解算出转子位置和电机转速,计算得到的位置和转速结合旋变信号解码电路状态信息来判断旋变运行状态,一旦旋变出现异常,则电机控制系统切换到无传感器控制状态;所述泵用浸油式永磁同步电机驱动控制器的控制方法中,485总线传输、CAN总线、以太网采用时序控制的方式来控制每种通信的时序;以太网通信采用MibSPI模式实现以太网数据分时写入、汇总传输的通信方式从而减小CPU运算负荷;低速无传感器算法采用方波电压分时注入的方式,矢量控制的计算周期为PWM斩波周期的2倍,注入的方波电压周期为PWM斩波周期的2倍,在第2k个PWM斩波周期往估计d轴上注入正的直流电压,在第2k+1个PWM斩波周期往估计d轴上注入负的直流电压,利用霍尔电流传感器检测A、B两相定子电流,通过简单的加减计算得到电机运行的基波电流和高频电流,基波电流用于进行d轴和q轴的电流闭环控制,高频电流用于提取电机的转子位置实现电机的无传感器控制;中高速无传感器算法采用滑模观测器来估计出电机的alpha轴和beta轴反电势来估计电机转子位置和电机转速;采用加权平均值的方法实现低速到中高速的平滑过渡;所述泵用浸油式永磁同步电机驱动控制器的控制方法中,电机矢量控制算法中速度和电流闭环控制周期为200us,PWM斩波周期为100us,注入方波电压的周期为200us,控制驱动软件定时更新伺服状态信息,采用485通信时,伺服状态信息字节数≥20,数据刷新周期为20ms,采用CAN通信时,伺服状态信息字节数≥100,系统关键状态数据回传周期50ms,其余数据回传周期250ms,采用以太网通信时,伺服状态信息字节数≥100,数据刷新周期为100ms,采用时序控制的方式安排每种通信的时序;所述泵用浸油式永磁同步电机驱动控制器的控制方法中,三余度CAN通信优先级设定如下:有效通路未确定时,三路CAN的判定顺序为CAN1CAN2CAN3;若当前有效通路连续200ms未收到有效数据或收到无效数据时,重新筛选有效通路;若连续300ms未收到有效数据,则CAN指令清零;若连续3s未收到有效数据,则报CAN通讯故障;所述泵用浸油式永磁同步电机驱动控制器的控制方法中,采用MibSPI技术减少以太网通信对闭环控制周期的占用,MibSPI的通信流程为:通信开始后,初始化SPI模块为增强型模式,然后初始化MibSPI时钟,根据传输数据量分配传输组并初始化传输组,启动MibSPI,结束流程。
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