首页 / 专利库 / 物理 / 加速 / 一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法

一种永磁同步电机控制算法电流硬件加速方法

阅读:761发布:2023-02-05

专利汇可以提供一种永磁同步电机控制算法电流硬件加速方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种永磁同步 电机 控制 算法 中 电流 环 硬件 加速 方法,其通过MCU和FPGA组合的架构方式,利用FPGA并行处理数据的能 力 ,实现永磁同步电机控制算法中的电流环。其包括MCU、FPGA,FPGA负责运算电流环,FPGA从MCU获取电流指令,从电流 传感器 采样 三相电流 ,从旋变解码芯片获取 转子 位置 ,在内部运算电流环,之后将PWM占空比发送至驱动 电路 。,下面是一种永磁同步电机控制算法电流硬件加速方法专利的具体信息内容。

1.一种永磁同步电机控制算法电流硬件加速方法,其特征在于:其包括MCU、FPGA,FPGA负责运算电流环,FPGA从MCU获取电流指令,从电流传感器采样三相电流,从旋变解码芯片获取转子位置,在内部运算电流环,之后将PWM占空比发送至驱动电路
2.如权利要求1所述的一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法,其特征在于:所述FPGA包括通信模、算法处理单元模块、电流采样模块、位置读取模块、PWM模块,所述MCU发出的电流指令传递至通信模块,所述通信模块将电流指令传递至算法处理单元模块,外部的电流传感器将三相电流信号接入至所述电流采样模块,旋变解码芯片将转子位置信号导入至所述位置读取模块,所述算法处理单元模块通过读取三相电流信号、转子位置信号后内部运算电流环,之后将PWM占空比输出至PWM模块,然后所述PWM模块将PWM占空比发送至外部驱动电路。
3.如权利要求2所述的一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法,其特征在于:所述通信模块用于MCU与FPGA之间的通信,即从MCU获取电流指令。
4.如权利要求3所述的一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法,其特征在于:所述电流采样模块用于采集三相电流信号送给算法处理单元。
5.如权利要求4所述的一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法,其特征在于:所述位置读取模块用于与旋变解码芯片进行通讯,将得到的转子信号送给算法处理单元。
6.如权利要求2所述的一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法,其特征在于:所述算法处理单元模块包括指令处理单元、解耦模块、空间矢量调制和故障监测模块;
所述指令处理模块根据故障信号处理指令信号,若发生故障,则将指令置为0,否则将指令下发至解耦模块;所述解耦模块以电流指令信号、转子位置信号、三相电流信号为输入,运行电流环解耦控制算法,输出电压控制信号至空间矢量调制模块;所述空间矢量调制模块根据电压控制信号计算PWM驱动信号占空比,并下发至PWM模块;所述故障监测模块监测控制算法是否出错,并将故障信号反馈给指令处理模块。
7.如权利要求2所述的一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法,其特征在于:所述PWM模块根据算法处理单元中的PWM驱动信号占空比产生互补的PWM驱动波形,输出至驱动电路。

说明书全文

一种永磁同步电机控制算法电流硬件加速方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电机加减载控制的技术领域,具体为一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法。

背景技术

[0002] 新能源车用电机一般采用永磁同步电机(PMSM),PMSM的控制多采用矢量控制技术,电流环是其中的重要环节。电流环运算需要一定的时间资源。在现有的硬件平下,该时间资源限制了电流环控制的带宽。

发明内容

[0003] 针对上述问题,本发明提供了一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法,其通过MCU和FPGA组合的架构方式,利用FPGA并行处理数据的能,实现永磁同步电机控制算法中的电流环。
[0004] 一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法,其特征在于:其包括MCU、FPGA,FPGA负责运算电流环,FPGA从MCU获取电流指令,从电流传感器采样三相电流,从旋变解码芯片获取转子位置,在内部运算电流环,之后将脉宽调制信号(PWM)占空比发送至驱动电路
[0005] 其进一步特征在于:
[0006] 所述FPGA包括通信模、算法处理单元模块、电流采样模块、位置读取模块、PWM模块,所述MCU发出的电流指令传递至通信模块,所述通信模块将电流指令传递至算法处理单元模块,外部的电流传感器将三相电流信号接入至所述电流采样模块,旋变解码芯片将转子位置信号导入至所述位置读取模块,所述算法处理单元模块通过读取三相电流信号、转子位置信号后内部运算电流环,之后将PWM占空比输出至PWM模块,然后所述PWM模块将PWM占空比发送至外部驱动电路;
[0007] 所述通信模块用于MCU与FPGA之间的通信,即从MCU获取电流指令;
[0008] 所述电流采样模块用于采集三相电流信号送给算法处理单元;
[0009] 所述位置读取模块用于与旋变解码芯片进行通讯,将得到的转子信号送给算法处理单元;
[0010] 所述算法处理单元模块包括指令处理单元、解耦模块、空间矢量调制和故障监测模块;所述指令处理模块根据故障信号处理指令信号,若发生故障,则将指令置为0,否则将指令下发至解耦模块;所述解耦模块以电流指令信号、转子位置信号、三相电流信号为输入,运行电流环解耦控制算法,输出电压控制信号至空间矢量调制模块;所述空间矢量调制模块根据电压控制信号计算PWM驱动信号占空比,并下发至PWM模块;所述故障监测模块监测控制算法是否出错,并将故障信号反馈给指令处理模块;
[0011] 所述PWM模块根据算法处理单元中的PWM驱动信号占空比产生互补的PWM驱动波形,输出至驱动电路。
[0012] 采用本发明后,通过MCU+FPGA的电机控制架构,利用FPGA并行处理数据的能力,实现永磁同步电机控制算法中的电流环,在不改变开关频率的条件下扩展电流环的带宽,利用MCU的灵活性和FPGA处理数据的快速性,提高位置环和速度环的性能。附图说明
[0013] 图1为本发明的电流环硬件加速方法示意框图
[0014] 图2为本发明的算法处理单元模块内部逻辑示意框图。

具体实施方式

[0015] 一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法,见图1、图2:其包括MCU、FPGA,FPGA负责运算电流环,FPGA从MCU获取电流指令,从电流传感器采样三相电流,从旋变解码芯片获取转子位置,在内部运算电流环,之后将脉宽调制信号(PWM)占空比发送至驱动电路。
[0016] FPGA包括通信模块、算法处理单元模块、电流采样模块、位置读取模块、PWM模块,MCU发出的电流指令传递至通信模块,通信模块将电流指令传递至算法处理单元模块,外部的电流传感器将三相电流信号接入至电流采样模块,旋变解码芯片将转子位置信号导入至位置读取模块,算法处理单元模块通过读取三相电流信号、转子位置信号后内部运算电流环,之后将PWM占空比输出至PWM模块,然后PWM模块将PWM占空比发送至外部驱动电路;
[0017] 通信模块用于MCU与FPGA之间的通信,即从MCU获取电流指令。
[0018] 电流采样模块用于采集三相电流信号送给算法处理单元;
[0019] 位置读取模块用于与旋变解码芯片进行通讯,将得到的转子信号送给算法处理单元;
[0020] 算法处理单元模块包括指令处理单元、解耦模块、空间矢量调制和故障监测模块;指令处理模块根据故障信号处理指令信号,若发生故障,则将指令置为0,否则将指令下发至解耦模块;解耦模块以电流指令信号、转子位置信号、三相电流信号为输入,运行电流环解耦控制算法,输出电压控制信号至空间矢量调制模块;空间矢量调制模块根据电压控制信号计算PWM驱动信号占空比,并下发至PWM模块;故障监测模块监测控制算法是否出错,并将故障信号反馈给指令处理模块;
[0021] 其中电流环解耦控制算法另行编写,不在本发明的保护范围内,故不再赘述;
[0022] PWM模块根据算法处理单元中的PWM驱动信号占空比产生互补的PWM驱动波形,输出至驱动电路。
[0023] 文中MCU的中文名称为主控芯片,FPGA的中文名称为现场可编程阵列器件。
[0024] 其工作原理如下:通过MCU+FPGA的电机控制架构,利用FPGA并行处理数据的能力,实现永磁同步电机控制算法中的电流环,在不改变开关频率的条件下扩展电流环的带宽,利用MCU的灵活性和FPGA处理数据的快速性,提高位置环和速度环的性能。
[0025] 以上对本发明的具体实施例进行了详细说明,但内容仅为本发明创造的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈