專利名稱：一種基于vme總線的三相異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬交流電機(jī)控制系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是提供了一種基于VME總線的 PowerPC+DSP的三相異步電動(dòng)機(jī)矢量控制平臺(tái)，通用性強(qiáng)，具有抗干擾能力；主CPU完成基 本控制功能，并完成信號(hào)的采集與處理；輔CPU完成電機(jī)控制，輸出12路PWM脈沖，滿足三 電平整流及逆變的需求。主、輔CPU之間利用VME總線實(shí)現(xiàn)信息交換，背板總線為國(guó)際通用 的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)VME總線，系統(tǒng)具有一定的開放性，以方便用戶的擴(kuò)展。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)是20世紀(jì)后期人類社會(huì)的重大進(jìn)步之一，其發(fā)展速度之快，應(yīng) 用覆蓋面之廣是前所未有的，它使得電機(jī)這一古老的機(jī)電能量裝置得到新的發(fā)展和廣泛的 應(yīng)用，極大地提高了工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，改善了人們的生活質(zhì)量。長(zhǎng)期以來(lái)，由于科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平有限，鑒于直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)相比具有 優(yōu)越的調(diào)速性能，所以高性能的調(diào)速系統(tǒng)一般采用直流電動(dòng)機(jī)。但是，直流電動(dòng)機(jī)本身結(jié) 構(gòu)上存在機(jī)械換向器和電刷等器件，這給直流調(diào)速系統(tǒng)的容量和應(yīng)用場(chǎng)合帶來(lái)了一系列的 限制。20世紀(jì)60年代以后，由于生產(chǎn)發(fā)展的需要和節(jié)省電能的要求，促使世界各國(guó)重視交 流調(diào)速技術(shù)的研究和開發(fā)。尤其是自從20世紀(jì)70年代矢量控制技術(shù)發(fā)展以來(lái)，使得交流 調(diào)速系統(tǒng)在動(dòng)、靜態(tài)性能上能夠與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，矢量控制的控制思想給高性能的 交流調(diào)速技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)。但是，受限于電力電子器件的發(fā)展，當(dāng)時(shí)PWM逆變器剛剛出 現(xiàn)，GTR和GTO尚處于開發(fā)初期，矢量控制系統(tǒng)采用的逆變器均由晶閘管構(gòu)成。這種逆變器 不僅體積大、質(zhì)量重，而且無(wú)法適應(yīng)急劇的加速和負(fù)荷沖擊，大大限制了矢量控制器的應(yīng)用 范圍。隨著電力電子器件的發(fā)展、新型電路變換器的不斷出現(xiàn)以及微處理器的功能日趨 強(qiáng)大，使得交流調(diào)速技術(shù)正向高頻化、數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展，幾乎所有新的控制理 論、控制方法都可以在交流調(diào)速裝置上嘗試和應(yīng)用，這使得矢量控制技術(shù)得以在調(diào)速領(lǐng)域 中發(fā)揮其出色的控制性能。但控制理論的不斷完善也伴隨著控制算法越來(lái)越復(fù)雜，這就對(duì) 計(jì)算機(jī)的處理能力要求越來(lái)越高。為了使一些復(fù)雜的、有用的控制算法在工業(yè)中得到充分 應(yīng)用，提高工控機(jī)的處理能力和運(yùn)行效率，應(yīng)用輔助CPU系統(tǒng)分擔(dān)部分主CPU的運(yùn)算任務(wù)， 組成并行處理器系統(tǒng)并行處理，從而提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性，將是一可行的途徑。同時(shí)，先進(jìn)的控制系統(tǒng)主要用于處理復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程，伴隨的是控制算法的復(fù)雜化， 進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)的硬件提出了更高的要求，特別是在實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，更需要有強(qiáng)大數(shù) 據(jù)處理能力的系統(tǒng)保證。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的三相異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)，采用兩塊CPU參 與運(yùn)算，一塊用于辨識(shí)與優(yōu)化控制器參數(shù)，另一塊作矢量控制CPU。通過(guò)對(duì)并行處理技術(shù)和多處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理等理論的研究，提出了處理器之間基 于VME總線方式通信的并行多處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括輔助處理系統(tǒng)的 硬件和邏輯設(shè)計(jì)。綜上所述，對(duì)于要求寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)及四象限運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的控制來(lái)說(shuō)，要求所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)應(yīng)該具有開放性，可擴(kuò)展性， 可靠性，較多的可調(diào)參數(shù)，較大的使用適應(yīng)性，不太復(fù)雜的安裝和維修，同時(shí)應(yīng)該不受復(fù)雜 工業(yè)過(guò)程環(huán)境、工況等惡劣因素的影響，可以確保在復(fù)雜環(huán)境下完成對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)矢 量控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種三相異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)，提高電動(dòng)機(jī)矢量控制 精度。其具有系統(tǒng)開放性好，可靠性高，容錯(cuò)能力強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，安裝簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，在 負(fù)載變化的復(fù)雜環(huán)境下可以正常連續(xù)工作，同時(shí)配合DSP在發(fā)PWM脈沖方面的優(yōu)越性，引入 比較成熟的電動(dòng)機(jī)矢量控制方法以及先進(jìn)的控制理論，設(shè)計(jì)了 DSP作為輔助CPU，PowerPC 作為主CPU的數(shù)字控制系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性。本發(fā)明提供的三相異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)采用Power PC+DSP并行處理結(jié)構(gòu)，系 統(tǒng)設(shè)計(jì)分為主處理系統(tǒng)和DSP輔助處理系統(tǒng)兩部分。主處理系統(tǒng)采用通用的硬件平臺(tái)，選 購(gòu)的是Motorola公司的PowerPC8245單板計(jì)算機(jī)，主處理系統(tǒng)主要是進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)開發(fā)； DSP輔助處理器系統(tǒng)完全自主設(shè)計(jì)，核心DSP芯片采用TMS320F2812 ；主輔處理器之間通過(guò) VME總線構(gòu)建并行處理器框架。主處理器具有標(biāo)準(zhǔn)VME總線，在具有標(biāo)準(zhǔn)的VME框架下能正常工作，并支持多處理 器。主處理器PowerPC8245同時(shí)具有功耗低，速度快，并且可以直接在主板上扣10子板，完 成模擬量、數(shù)字量的輸入輸出。DSP輔助處理器借助處理器上的VME接口實(shí)現(xiàn)主輔處理器的 并行協(xié)調(diào)工作。由主處理器PowerPC完成電機(jī)電流、電壓、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等信號(hào)的采集與處理， 然后完成矢量控制算法，得出三電平SVPWM參考矢量所在的扇區(qū)號(hào)、小區(qū)域號(hào)、三個(gè)基本矢 量各自時(shí)間長(zhǎng)度等，再把這些數(shù)據(jù)傳送給輔助處理器DSP，輔助處理器通過(guò)定時(shí)查表，可以 得出各輸出脈沖電平信號(hào)，再由輔助處理器事件管理器發(fā)送出去，完成電動(dòng)機(jī)控制，輸出12 路PWM脈沖，滿足三電平整流及逆變的需求。本發(fā)明的硬件設(shè)計(jì)主要是DSP輔助CPU板的設(shè)計(jì)，包括FPGA邏輯設(shè)計(jì)，DSP外圍擴(kuò) 展電路設(shè)計(jì)，電源模塊設(shè)計(jì)，VME接口電路設(shè)計(jì)以及IGBT驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。主輔CPU之間的通 信是通過(guò)VME總線進(jìn)行，輔助CPU板內(nèi)部采用XC3S400實(shí)現(xiàn)VME slave接口，并在內(nèi)部生成 DPRAM，與DSP芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，增加了系統(tǒng)的靈活性和可靠性。該系統(tǒng)同時(shí)具有8KX32 位的總線擴(kuò)展，便于擴(kuò)展外部接口。上述系統(tǒng)中使用的DSP為TMS320F2812，TMS320F2812是美國(guó)TI公司最新研制的 一款主要針對(duì)電機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制及電力電子電路的芯片。它具有較高的性價(jià)比，靈活的指令 系統(tǒng)和操作性能，高速的運(yùn)算能力和改進(jìn)的并行結(jié)構(gòu)，并且符合IEEE 1149的標(biāo)準(zhǔn)的JTAG 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試接口。尤其是其CZBxTM內(nèi)核CPU，最高頻率可達(dá)150 MHz，并把最適合電機(jī)和運(yùn)動(dòng) 控制應(yīng)用的外圍設(shè)備內(nèi)嵌到其中，包括兩個(gè)事件管理模塊(EVA和EVB)，16通道12位A/D 轉(zhuǎn)換器(ADC)。其中事件管理模塊可以產(chǎn)生PWM的輸出，并具有一個(gè)正交編碼脈沖(QEP)電 路。它們分別用于獲取功率器件的開關(guān)控制和捕獲旋轉(zhuǎn)電機(jī)的位置和速度信息。TMS320F2812采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，一是允許程序存儲(chǔ)在高速緩存(Cache)中，提 高指令的讀取速度；二是允許數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器中，并被算數(shù)指令直接使用，增強(qiáng)芯片 的靈活性；此外，DSP中的雙口 RAM(SARAM)，包括一個(gè)隨機(jī)端口和一個(gè)時(shí)序端口，以及獨(dú)立的讀寫總線提高了數(shù)據(jù)存取速度。DSP廣泛采用流水線技術(shù)(Pipeline)，增強(qiáng)了處理器的 處理能力，M812流水線的深度可達(dá)8級(jí)，也就是說(shuō)，在一個(gè)指令周期可并行處理8條指令； 同時(shí)它最大支持96個(gè)外部中斷。上述VME總線采用VME標(biāo)準(zhǔn)的電氣層和邏輯層的定義，引針的排列充分考慮了信 號(hào)線的整合和電源供給。只使用Pl連接器，支持16位數(shù)據(jù)線，M位地址線的雙高度板。VME 總線所有傳輸均采用異步控制方式，地址和數(shù)據(jù)均以非多路復(fù)用的并行方式傳輸。優(yōu)異的 中斷處理機(jī)構(gòu)，具有高速的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，高可靠，抗震動(dòng)沖擊能力。上述的輔處理器中的FPGA芯片為Xilinx公司的)(C3S400，該芯片與DSP配合，構(gòu) 成整個(gè)輔CPU系統(tǒng)的控制核心。DSP通過(guò)I/O 口尋址直接與FPGA之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng) 運(yùn)行時(shí)，TMS320F2812處理器芯片讀取FPGA采集的交流異步電動(dòng)機(jī)反饋信號(hào)，對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn) 速和位置信號(hào)進(jìn)行相關(guān)的控制算法運(yùn)算，并通過(guò)SPWM算法產(chǎn)生PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng) 光耦隔離后發(fā)送到功率模塊的驅(qū)動(dòng)端，產(chǎn)生三相逆變電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)三相交流異步電機(jī)的控 制。一個(gè)具體實(shí)施方式
采用主輔處理器的并行結(jié)構(gòu)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)整流、逆變 算法，最終對(duì)電機(jī)進(jìn)行矢量控制。扣在主CPU上的I/O子板卡完成對(duì)模擬量、數(shù)字量的輸入 輸出，同時(shí)主CPU完成數(shù)據(jù)的采集與處理，并通過(guò)在線辨識(shí)及蟻群優(yōu)化等算法完成對(duì)電機(jī) 參數(shù)的優(yōu)化，完成矢量控制算法，得出三電平SVPWM參考矢量所需的數(shù)據(jù)。再把這些數(shù)據(jù)輸 出給DSP，DSP通過(guò)運(yùn)算得出各輸出脈沖電平信號(hào)，并由事件管理器發(fā)送出去，實(shí)現(xiàn)對(duì)三相 異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制。本發(fā)明中涉及的主輔處理器結(jié)構(gòu)可以根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行選擇，一個(gè)完整的數(shù) 字控制系統(tǒng)可用兩塊PowerPC及兩塊DSP構(gòu)成。硬件系統(tǒng)配上性能良好的異步電動(dòng)機(jī)矢量 控制方法以及在線辨識(shí)和蟻群優(yōu)化等算法，可以使得系統(tǒng)調(diào)速性能大大提高。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的數(shù)字控制系統(tǒng)框圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的輔助處理器系統(tǒng)框圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的FPGA(XC3S400)部分連接電路圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的DSP(TMS320F2812)的部分接口電路圖。圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的VME總線配置接口電路圖。圖6為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的VME總線隔離電路圖。圖7為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的控制系統(tǒng)的流程圖。其中圖3、圖4、圖5、圖6中的阿拉伯?dāng)?shù)字均表示圖中芯片的管腳號(hào)，在相關(guān)的集成 電路教科書中，將芯片的管腳按一定的順序排列，不同芯片的管腳號(hào)均從1開始，因此會(huì)在 同一張圖中出現(xiàn)相同的阿拉伯?dāng)?shù)字，正因?yàn)楣苣_號(hào)的存在，可以更方便相關(guān)的技術(shù)人員看 圖和使用。對(duì)于具體的芯片在購(gòu)買時(shí)都附有使用說(shuō)明書，其中的管腳號(hào)與附圖中的標(biāo)號(hào)一 致。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
采用主輔處理器的并行結(jié)構(gòu)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行矢量控制。其中，主處理器其主要完成數(shù)據(jù)的采集與處理，以及矢量控制算法，得出三電平 SVPWMM參考矢量的有關(guān)參數(shù)，再把這些數(shù)據(jù)傳送給輔處理器；輔處理器通過(guò)定時(shí)查表，可 以得出各輸出脈沖電平信號(hào)，再由DSP事件管理器發(fā)送出去，完成一次矢量控制循環(huán)。本發(fā) 明中涉及的主輔處理器結(jié)構(gòu)可以根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行選擇，整個(gè)數(shù)字控制系統(tǒng)可用兩塊 PowerPC及兩塊DSP構(gòu)成，分別完成整流及逆變。兩套甚至更多的主輔處理器系統(tǒng)，多套處 理器系統(tǒng)均可同時(shí)安裝到同一套VME框架中。圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的數(shù)字控制系統(tǒng)框圖。其中左邊的 PowerPC及DSP主要完成整流環(huán)節(jié)控制，右邊的PowerPC及DSP主要完成逆變環(huán)節(jié)控制。 PowerPC完成數(shù)據(jù)的采集與處理，基本功能控制以及矢量控制算法，DSP輸出12路脈沖，實(shí) 現(xiàn)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制。圖2描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的輔助處理器系統(tǒng)框圖。系統(tǒng)模塊主要包 括以下部分電源模塊，DSP芯片接口電路模塊，F(xiàn)PGA連接電路模塊，IGBT隔離驅(qū)動(dòng)模塊，總 線隔離驅(qū)動(dòng)模塊及接口電路模塊。圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的FPGA電路部分接口連接以及外接電路 圖。FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)由邏輯門陣列構(gòu)成，運(yùn)行時(shí)各門陣列并行處理I/O信號(hào)，運(yùn)行速度上比 控制器(MCU)更具有優(yōu)勢(shì)，可同時(shí)采集電流、電壓、轉(zhuǎn)速等信號(hào)。本設(shè)計(jì)中FPGA芯片采用 Xilinx公司的)(C3S400，該芯片與DSP配合，構(gòu)成輔處理器的控制核心。DSP芯片通過(guò)I/O 口尋址直接與FPGA之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，讀取異步電機(jī)各種反饋信號(hào)。DSP與FPGA的IO連 接，實(shí)現(xiàn)FPGA內(nèi)部生成DPRAM與DSP連接，該部分電路主要功能是將FPGA內(nèi)部存儲(chǔ)器映射 到DSP地址空間，從而實(shí)現(xiàn)DSP對(duì)FPGA的直接高速數(shù)據(jù)交換。另外將DSP外部中斷信號(hào)及 定時(shí)器信號(hào)接入FPGA，可以靈活地實(shí)現(xiàn)FPGA與DSP的控制通信。圖4描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的DSP芯片連接電路圖。M812有176 個(gè)引腳，其中多用引腳GPI0(General Purpose Input/ Output pin) 56個(gè)，每個(gè)引腳均有 兩種功能可以設(shè)置一是作為一般的數(shù)字1/0 口(Digital 1/0)，一是作為外設(shè)功能引腳 (Peripheral Function)，諸如 PWM、eCAN、SCI、sPI 等。外部中斷引腳 XINTF(External hterruptHS個(gè)，電源(包括數(shù)字/模擬電源，電壓有1. 9V和3. 3V之分)和地引腳(數(shù) 字/模擬地)38個(gè)，與模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC有關(guān)的引腳23個(gè)，與JTAG接口有關(guān)的引腳7 個(gè)。圖5描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的VME總線配置接口電路圖。輔CPU遵守 VME總線規(guī)范，只使用Pl連接器，支持16位數(shù)據(jù)線，M位地址線的雙高度板。VME總線所有 傳輸均采用異步控制方式，地址和數(shù)據(jù)均以非多路復(fù)用的并行方式傳輸。優(yōu)異的中斷處理 機(jī)構(gòu)，具有高速的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，高可靠，抗震動(dòng)沖擊能力。圖6描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的VME總線隔離電路圖。XC3S400 10電壓 為3. 3V，而VME總線采用5V電平，所以隔離電路設(shè)計(jì)是必要的。所有VME地址數(shù)據(jù)信號(hào)采 用SN74ALV16245進(jìn)行隔離，大大增加了總線的驅(qū)動(dòng)能力，滿足VME規(guī)范對(duì)驅(qū)動(dòng)電流大小的 要求。電壓轉(zhuǎn)換采用QS3861Q，該芯片最大延時(shí)為25PS，因此完全滿足對(duì)時(shí)序的要求。圖7描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中的控制系統(tǒng)的流程圖。主處理器 PowerPC完成電機(jī)電流、電壓、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等信號(hào)的采集與處理，進(jìn)行磁鏈計(jì)算，然后完成矢 量控制算法，得出三電平SVPWM參考矢量所在的扇區(qū)號(hào)、小區(qū)域號(hào)、三個(gè)基本矢量各自時(shí)間長(zhǎng)度等，再把這些數(shù)據(jù)傳送給輔助處理器DSP，輔助處理器通過(guò)定時(shí)查表，可以得出各輸出 脈沖電平信號(hào)，再由輔助處理器事件管理器發(fā)送出去，輸出12路PWM脈沖，滿足三電平整流 及逆變的需求，完成電動(dòng)機(jī)控制；從而完成一次矢量控制循環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種基于VME總線的三相異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)，其特征在于包括基于VME總 線的框架、VME總線的單板PowerPC裝置、基于PMC總線的數(shù)據(jù)采集子板、VME總線的DSP脈 沖輸出裝置；數(shù)據(jù)采集子板與傳感器裝置相連接，DSP脈沖輸出裝置與主電路功率開關(guān)管 相連；采用VME標(biāo)準(zhǔn)框架裝置，保障多CPU之間的高速信息可靠傳遞；采用PowerPC板內(nèi)部的PMC總線與數(shù)據(jù)采集子板相連，提高數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性；采用數(shù)據(jù)采集子板裝置，將各傳感器探測(cè)裝置輸出的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；采用DSP板裝置，輸出脈沖電平信號(hào)，滿足三電平整流及逆變的需求，完成電動(dòng)機(jī)控制。
2.按照權(quán)利要求1所述的基于VME總線的三相異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)，其特征在于 采用兩套PowerPC+DSP設(shè)備，一套用于整流，一套用于逆變，各套裝置都由主輔CPU構(gòu)成，主 CPU即PowerPC完成基本控制功能，并完成信號(hào)的采集與處理；輔CPU即DSP實(shí)現(xiàn)全控制型 功率開關(guān)器件觸發(fā)脈沖輸出，實(shí)現(xiàn)三相整流和三相逆變，完成電動(dòng)機(jī)控制，滿足三電平整流 及逆變的需求；主CPU主要采用外購(gòu)的基于VME總線的單板CPU，板內(nèi)部有PMC接口，輔CPU 為自主開發(fā)的DSP輔助CPU板，包括FPGA邏輯電路設(shè)計(jì)，DSP外圍擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)，電源模塊 設(shè)計(jì)，VME接口電路設(shè)計(jì)以及IGBT驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)；主輔CPU之間的通信通過(guò)VME總線進(jìn)行， 輔助CPU板內(nèi)部采用FPGA實(shí)現(xiàn)VME slave接口，并在內(nèi)部生成DPRAM，與DSP芯片進(jìn)行數(shù)據(jù) 的交換，增加了系統(tǒng)的靈活性和可靠性；該系統(tǒng)同時(shí)具有8KX32位的總線擴(kuò)展，便于擴(kuò)展 外部接口。
3.按照權(quán)利要求1所述的基于VME總線的三相異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)，其特征在于 主輔CPU之間信息交換通過(guò)VME總線，輔CPU處理完的各類信息直接通過(guò)VME總線傳送給 主CPU，這樣不影響主CPU對(duì)框架內(nèi)其它CPU板或I/O的訪問(wèn)。
4.按照權(quán)利要求1所述的基于VME總線的三相異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)，其特征在于 信號(hào)采集子板通過(guò)PMC扣在主CPU板上，提高數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性；信號(hào)采集裝置用于將檢測(cè)的 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)輸入到信號(hào)處理裝置中進(jìn)行處理；信號(hào)處理裝置為主CPU，對(duì)信 號(hào)完成矢量控制算法，得到三電平SVPWM參考矢量所在的扇區(qū)號(hào)、小區(qū)域號(hào)、三個(gè)基本矢量 各自時(shí)間長(zhǎng)度；將這些數(shù)據(jù)信號(hào)傳送給DSP，完成電機(jī)矢量控制。
5.按照權(quán)利要求1所述的基于VME總線的三相異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)，其特征在于 主CPU完成電機(jī)電流、電壓、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩信號(hào)的采集與處理，然后完成矢量控制算法，得到三 電平SVPWM參考矢量所在的扇區(qū)號(hào)、小區(qū)域號(hào)、三個(gè)基本矢量各自時(shí)間長(zhǎng)度，再把這些數(shù)據(jù) 傳送給輔CPU板DSP，DSP通過(guò)定時(shí)查表，得出各輸出脈沖電平信號(hào)，再由DSP事件管理器 發(fā)送出去，完成電動(dòng)機(jī)控制，輸出12路PWM脈沖，滿足三電平整流及逆變的需求。
全文摘要
一種基于VME總線的三相異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)，屬于交流電機(jī)控制系統(tǒng)領(lǐng)域。系統(tǒng)主電路采用三電平整流和三電平逆變電壓型電路，整流、逆變環(huán)節(jié)均采用PowerPC+DSP數(shù)字控制結(jié)構(gòu)，其中PowerPC實(shí)現(xiàn)整流、逆變算法，DSP實(shí)現(xiàn)全控型功率開關(guān)器件觸發(fā)脈沖輸出，PowerPC與DSP通過(guò)VME總線進(jìn)行通信。硬件系統(tǒng)采用性能優(yōu)良的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制方法以及在線辨識(shí)和蟻群優(yōu)化等算法，大大提高了系統(tǒng)調(diào)速性能。該系統(tǒng)對(duì)節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。該系統(tǒng)整流直流電壓穩(wěn)定；交流側(cè)輸入電流、電壓相位基本相同，輸入功率因數(shù)趨于1。本發(fā)明具有調(diào)速系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速控制上響應(yīng)快、超調(diào)小、穩(wěn)態(tài)精度高、魯棒性強(qiáng)，電流電壓諧波小，脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩低，磁鏈穩(wěn)定的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02P21/00GK102082542SQ201110033019
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者彭開香, 曹桂水, 賴春山 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)