專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高可靠的儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)控制數(shù)字系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉 及一種集成化、高可靠磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)用數(shù)字控制裝置，用 于對(duì)磁懸浮儲(chǔ)能飛輪的拖動(dòng)電機(jī)進(jìn)行主動(dòng)控制，特別適用于高精度、高可靠、高集成度 等場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
磁懸浮儲(chǔ)能飛輪是一種新一代的物理儲(chǔ)能裝置，具有大功率、高儲(chǔ)能密度，綠 色環(huán)保，并具有很強(qiáng)的抗干擾性和快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)際上已逐步得到應(yīng)用，并且必 將成為我國(guó)新一代大規(guī)模儲(chǔ)能裝置的首選儲(chǔ)能方式。目前磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)的控制方法大都采用核心處理器和外圍芯片搭配 的控制方案。這種控制方案的優(yōu)點(diǎn)是控制層次分明，核心處理器主要用來(lái)跑算法而外 圍處理器主要用來(lái)處理傳感器信號(hào)的各種接口和負(fù)責(zé)控制PWM脈沖的產(chǎn)生。這樣核心 處理器和外圍芯片在一定程度上可以靈活搭配，具有非常寬泛的選擇。但是這種方案的 缺點(diǎn)就是整個(gè)硬件控制系統(tǒng)的集成度不高，所占用的控制板面積大，從而造成了設(shè)計(jì)的 復(fù)雜化和功耗的上升。還有就是核心處理器為了控制外圍器件進(jìn)行工作，需要和外圍芯 片進(jìn)行頻繁通信，造成了穩(wěn)定性的下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是主要用來(lái)解決磁懸浮儲(chǔ)能飛輪用拖動(dòng)電機(jī)數(shù)字控制 系統(tǒng)中核心處理器和外圍芯片分立帶來(lái)的系統(tǒng)集成度不高、硬件控制電路復(fù)雜、控制板 體積大和控制系統(tǒng)功耗高的問(wèn)題，提供一種硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、集成度和穩(wěn)定性高的磁懸浮 儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)用數(shù)字控制裝置。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種集成化、高可靠磁懸浮儲(chǔ)能拖動(dòng)電機(jī)用數(shù)字控 制伺服裝置，包括接口電路、通訊接口、DSP系統(tǒng)、電機(jī)功率模塊、傳感器電路、磁懸 浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)本體。其中接口電路包括拖動(dòng)電機(jī)速度信號(hào)接口電路、電機(jī)繞組電 流信號(hào)接口電路；電機(jī)功率模塊包括電機(jī)高速光電隔離電路、電機(jī)脈沖保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路、 電機(jī)三相H橋逆變電路；磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)本體包括電機(jī)定子繞組、電機(jī)轉(zhuǎn)子； 傳感器電路包括電機(jī)繞組電流傳感器、轉(zhuǎn)子位置傳感器。傳感器電路分別獲取飛輪轉(zhuǎn) 子位置信號(hào)、電機(jī)繞組電流信號(hào)；接口電路接收傳感器電路檢測(cè)到的飛輪轉(zhuǎn)速信號(hào)、電 機(jī)繞組電流信號(hào)，對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行濾波與放縮處理后將處理過(guò)的信號(hào)傳輸給DSP系統(tǒng)， DSP系統(tǒng)接收經(jīng)接口電路處理后的電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號(hào)、電機(jī)繞組電流信號(hào)對(duì)拖動(dòng)電機(jī)進(jìn) 行轉(zhuǎn)速的主動(dòng)控制。DSP系統(tǒng)根據(jù)磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)繞組的電流、轉(zhuǎn)子位置信 號(hào)，通過(guò)控制算法生成轉(zhuǎn)速控制量并將其進(jìn)行PWM調(diào)制，再將調(diào)制完成的電機(jī)PWM信 號(hào)直接經(jīng)過(guò)電機(jī)高速光電隔離電路、電機(jī)脈沖驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路傳送給電機(jī)三相H橋逆變電 路生成所需的控制電流。DSP系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測(cè)的飛輪轉(zhuǎn)子位置信號(hào)進(jìn)行飛 輪轉(zhuǎn)速控制?？刂葡到y(tǒng)中轉(zhuǎn)子位置傳感器用于獲得磁懸浮儲(chǔ)能飛輪轉(zhuǎn)子即電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號(hào)。DSP系統(tǒng)采用 一片DSP芯片作為處理器，完成磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速 控制，DSP控制芯片可以是TMS320F28335或TMS320F28346。DSP系統(tǒng)上有通訊接口，用于連接到上位控制計(jì)算機(jī)上，方便實(shí)現(xiàn)磁懸浮儲(chǔ)能 飛輪拖動(dòng)電機(jī)用數(shù)字控制系統(tǒng)的在線調(diào)試。通過(guò)通訊接口磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)的運(yùn) 行狀態(tài)信息可以上傳到控制計(jì)算機(jī)，并可以通過(guò)通訊接口將控制計(jì)算機(jī)的控制指令下傳 到電機(jī)數(shù)字伺服控制系統(tǒng)。DSP系統(tǒng)通過(guò)通訊 接口接收控制指令，并將磁懸浮儲(chǔ)能飛輪運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)上傳 至控制計(jì)算機(jī)。DSP系統(tǒng)將磁懸浮儲(chǔ)能飛輪接收到的控制計(jì)算機(jī)傳過(guò)來(lái)的轉(zhuǎn)速指令轉(zhuǎn)換 為電機(jī)繞組電流指令，并比較電機(jī)繞組指令電流與傳感器反饋過(guò)來(lái)的電機(jī)繞組電流，通 過(guò)控制算法輸出電機(jī)繞組電流控制量。磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)繞組電流控制量用于驅(qū) 動(dòng)控制系統(tǒng)功放，令拖動(dòng)電機(jī)按預(yù)設(shè)的指令速度旋轉(zhuǎn)。在解算過(guò)程中DSP系統(tǒng)根據(jù)飛輪 當(dāng)前轉(zhuǎn)速值實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)電流控制參數(shù)。采用的控制算法為PID控制算法或模糊控制算 法。本發(fā)明的原理是本發(fā)明采用一片DSP芯片實(shí)現(xiàn)磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)的速 度控制。磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制中主要部分為飛輪電機(jī)控制系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的 采集與控制算法的實(shí)現(xiàn)。其中飛輪控制系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的采集主要分為模擬量的采集與數(shù) 字量的采集，如飛輪電機(jī)繞組電流信號(hào)可通過(guò)DSP芯片自帶的AD轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，另外 轉(zhuǎn)子位置信號(hào)為數(shù)字信號(hào)可通過(guò)DSP芯片自帶的捕捉模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的檢 測(cè)。本發(fā)明采用的控制算法為轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的PID。由此可見(jiàn)磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)的 控制完全可以在一片DSP芯片上實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明提供了磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)用數(shù)字控制系統(tǒng)進(jìn)行飛輪電機(jī)控制的模 擬量、數(shù)字量和脈沖信號(hào)的輸入接口，提供了經(jīng)功率放大的電流輸出接口與信號(hào)檢測(cè)環(huán) 節(jié)。由飛輪拖動(dòng)電機(jī)電流傳感器輸出的飛輪電機(jī)繞組電流信號(hào)經(jīng)DSP自帶的AD轉(zhuǎn)換模 塊直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，DSP對(duì)輸入進(jìn)來(lái)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)根據(jù)一定的數(shù)字控制算法進(jìn)行運(yùn) 算處理解算出速度信號(hào)；同時(shí)利用DSP自帶的EPWM模塊對(duì)控制信號(hào)直接進(jìn)行PWM調(diào) 制，輸出電機(jī)PWM調(diào)制信號(hào)以控制電機(jī)功率開(kāi)關(guān)器件，對(duì)飛輪電機(jī)繞組電流進(jìn)行控制， 從而控制磁懸浮儲(chǔ)能飛輪轉(zhuǎn)速。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明利用了一片DSP芯片來(lái)構(gòu)建磁懸浮 儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)用數(shù)字控制器，與現(xiàn)有磁懸浮儲(chǔ)能飛輪電機(jī)控制系統(tǒng)相比具有以下特占.
^ \\\ ·(1)較現(xiàn)有的磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)采用核心處理器搭配外圍芯片 的數(shù)字控制器，本發(fā)明具有集成數(shù)字控制器的優(yōu)點(diǎn)硬件電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗 低、穩(wěn)定性高。(2)較現(xiàn)有的磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)采用核心處理器搭配外圍芯片的 數(shù)字控制器，將核心處理器搭配外圍控制芯片的設(shè)計(jì)方案用一片具有偏上系統(tǒng)功能的高 速DSP芯片取代。從而節(jié)省了處理器與外圍芯片的接口電路設(shè)計(jì)，降低了功耗，提高了 系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。(3)較現(xiàn)有的磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)采用核心處理器搭配外圍芯片的數(shù)字控制器，由于具有片上系統(tǒng)功能的DSP芯片包含了以往電機(jī)控制系統(tǒng)外圍芯片的所有功能，該控制系統(tǒng)省掉了核心處理器和外圍芯片頻繁的通信操作，并將這種操作轉(zhuǎn)化 為了 DSP內(nèi)部對(duì)寄存器的操作。從而使得處理器對(duì)外圍模塊的控制更為簡(jiǎn)單，節(jié)省了代碼量。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成框圖；圖2為本發(fā)明的飛輪電機(jī)控制原理框圖；圖3為本發(fā)明的DSP系統(tǒng)電路框圖；圖4為本發(fā)明的DSP系統(tǒng)的算法程序圖；圖5為本發(fā)明的電機(jī)控制算法程序圖；圖6為本發(fā)明的單個(gè)通道的電流傳感器接口電路；圖7為本發(fā)明的轉(zhuǎn)速信號(hào)接口電路。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括接口電路5、DSP系統(tǒng)1、電機(jī)功率模塊2、傳感器電 路4、磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)3。其中接口電路5包括轉(zhuǎn)速信號(hào)接口電路12、電機(jī) 繞組電流傳感器接口電路11 ；電機(jī)功率模塊2包括電機(jī)高速光電隔離電路6、電機(jī)脈沖驅(qū) 動(dòng)電路7、電機(jī)全橋逆變電路8;傳感器電路4包括電機(jī)繞組電流傳感器9、轉(zhuǎn)子位置傳 感器10。傳感器電路4通過(guò)接口電路5連接到DSP系統(tǒng)1，DSP系統(tǒng)1通過(guò)轉(zhuǎn)速信號(hào)接 口電路12、電機(jī)電流傳感器接口電路11分別獲取飛輪轉(zhuǎn)速信號(hào)和電機(jī)繞組電流信號(hào)等數(shù) 據(jù)，通過(guò)一定控制算法生成電機(jī)PWM信號(hào)。電機(jī)功率模塊2接收電機(jī)PWM控制脈沖信 號(hào)從而控制電機(jī)繞組電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁懸浮儲(chǔ)能飛輪系統(tǒng)拖動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。本發(fā)明的 DSP系統(tǒng)1上接有通訊接口 13，所述通訊接口 13連接到控制計(jì)算機(jī)上，磁懸浮儲(chǔ)能飛輪 拖動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)通訊接口 13將磁懸浮儲(chǔ)能飛輪系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信息傳輸?shù)娇刂朴?jì) 算機(jī)并通過(guò)通訊接口 13將控制計(jì)算機(jī)的控制指令傳輸?shù)斤w輪控制系統(tǒng)。如圖2所示，為本發(fā)明的磁懸浮儲(chǔ)能飛輪用拖動(dòng)電機(jī)控制原理框圖，由控制計(jì) 算機(jī)向DSP系統(tǒng)發(fā)送飛輪輸出轉(zhuǎn)速指令，DSP系統(tǒng)將轉(zhuǎn)速指令經(jīng)PID運(yùn)算轉(zhuǎn)換為電流指 令并比較給定電流指令與反饋電流的差別，并通過(guò)PID運(yùn)算輸出電機(jī)繞組電流控制量， 將電機(jī)繞組電流控制量進(jìn)行調(diào)制生成電機(jī)繞組電流控制信號(hào)(PWM)以驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率模 塊。如圖3所示，為本發(fā)明的DSP系統(tǒng)電路框圖。電流傳感器信號(hào)經(jīng)過(guò)接口電路放 大，電平偏移后與A/D輸入范圍相匹配(0V 3.3V)，然后經(jīng)過(guò)前置抗混疊低通濾波(截 止頻率可以根據(jù)所采取的采樣頻率而進(jìn)行調(diào)節(jié))后送入DSP系統(tǒng)1的A/D轉(zhuǎn)換模塊；轉(zhuǎn) 子位置傳感器10給出的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)經(jīng)整形、隔離后送入DSP系統(tǒng)1的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入 端，可以用M/T法直接計(jì)算其頻率，然后DSP系統(tǒng)1按照數(shù)字控制的控制算法進(jìn)行運(yùn) 算處理。飛輪電機(jī)的三相繞組電流(飛輪電機(jī)采用無(wú)刷直流電機(jī)，繞組采用星型連接方 式，中線引出，U，V，W三相繞組電流為Iu，Iv, Iw) >中線電流Im以及飛輪電機(jī)繞 組端電壓Vb經(jīng)接口電路放大，電平偏移后與A/D輸入范圍相匹配(0V 3.3V)，然后經(jīng)過(guò)前置抗混疊低通濾波(截止頻率可以根據(jù)所采取的采樣頻率而進(jìn)行調(diào)節(jié))后送入DSP系 統(tǒng)1的A/D模塊，DSP系統(tǒng)1根據(jù)給定的飛輪轉(zhuǎn)速指令與反饋的飛輪轉(zhuǎn)子位置、繞組電 流按照PID算法進(jìn)行運(yùn)算處理產(chǎn)生6路飛輪電機(jī)控制PWM信號(hào)，電機(jī)PWM直接經(jīng)過(guò)電 機(jī)高速光電隔離電路6，電機(jī)脈沖驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路7傳送給電機(jī)橋式逆變電路8，以BUCK 變換器組成的飛輪電機(jī)逆變電路，生成飛輪電機(jī)繞組所需的控制電流，從而控制飛輪輸 出給定轉(zhuǎn)速。如圖4所示，為本發(fā) 明的控制算法流程圖，DSP系統(tǒng)通過(guò)通訊接口接收控制指 令，并將磁懸浮儲(chǔ)能飛輪運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)上傳至控制計(jì)算機(jī)。另外DSP系統(tǒng)將磁懸浮儲(chǔ)能 飛輪轉(zhuǎn)速指令經(jīng)PID運(yùn)算轉(zhuǎn)換為電機(jī)繞組電流指令，并比較電機(jī)繞組電流指令與反饋繞 組電流指令通過(guò)控制算法輸出電機(jī)繞組電流控制量。電機(jī)繞組電流控制量用于驅(qū)動(dòng)控制 系統(tǒng)功放，令磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。解算過(guò)程中DSP系統(tǒng)根據(jù)飛輪當(dāng)前轉(zhuǎn)速值 實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)電流控制參數(shù)。采用的控制算法為PID控制算法或模糊控制算法。如圖5所示，為本發(fā)明的電機(jī)控制算法流程圖，飛輪控制系統(tǒng)采用速率控制模 式，根據(jù)飛輪轉(zhuǎn)速指令的需要，將給定速率指令與飛輪反饋速率指令比較通過(guò)轉(zhuǎn)速環(huán)PID 運(yùn)算生成繞組電流控制指令，將電流控制指令與電機(jī)繞組電流比較通過(guò)電流環(huán)PID運(yùn)算 生成電機(jī)電流環(huán)控制量，從而控制繞組電流，進(jìn)而控制飛輪輸出轉(zhuǎn)速(其中J為飛輪轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量)。如圖6所示，為本發(fā)明的單個(gè)通道的電流傳感器接口電路，電流傳感器實(shí)時(shí)檢 測(cè)電機(jī)繞組線圈電流，電流傳感器接口電路對(duì)電流傳感器信號(hào)進(jìn)行放大和電平偏移，與 A/D輸入量程相匹配(0V-3.3V)，再經(jīng)過(guò)一級(jí)二階低通濾波器，濾除高頻噪聲信號(hào)防止 產(chǎn)生頻譜混疊。如圖7所示，為本發(fā)明的轉(zhuǎn)速信號(hào)接口電路。轉(zhuǎn)子位置(霍爾位置)傳感器檢 測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)。轉(zhuǎn)速傳感器接口電路用高速光耦6N137將轉(zhuǎn)速脈沖 信號(hào)進(jìn)行隔離，并將其幅值調(diào)整為0-3.3V，用74HC14進(jìn)行脈沖整形后送給DSP，通過(guò)測(cè) 量脈沖周期實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的測(cè)量。本發(fā)明可以作為一種通用的磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)，提供 了足夠的硬件資源。應(yīng)用者可以根據(jù)其特殊的應(yīng)用領(lǐng)域通過(guò)修改軟件來(lái)靈活方便地實(shí)現(xiàn) 其功能。
權(quán)利要求
1.一體化高可靠性磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)數(shù)字控制裝置，它的基本特征在于包括 接口電路(5)、通訊接口(13)、DSP控制中樞(1)、電機(jī)功率模塊(2)、傳感器電路(4)、 磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)本體(3)和用于對(duì)DSP進(jìn)行控制的上位機(jī)(14)。其中接口電路 (5)包括轉(zhuǎn)速信號(hào)接口電路(12)和電機(jī)電流傳感器接口電路(11)；電機(jī)功率模塊(2)包 括高速光電隔離電路(6)、控制脈沖驅(qū)動(dòng)電路(7)和三相H橋逆變電路(8)。磁懸浮儲(chǔ) 能飛輪拖動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)包括定子線圈、電機(jī)轉(zhuǎn)子；傳感器電路(4)包括電機(jī)電流傳感器(9) 和轉(zhuǎn)子位置傳感器(10)。傳感器電路分別獲取飛輪轉(zhuǎn)速信號(hào)和電機(jī)繞組電流信號(hào)；接口 電路接收傳感器電路檢測(cè)的電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號(hào)和電機(jī)繞組電流信號(hào)，然后將這些信號(hào)進(jìn) 行濾波與放縮處理并將處理后的信號(hào)傳輸給DSP系統(tǒng)，DSP系統(tǒng)接收經(jīng)接口電路處理后 的飛輪轉(zhuǎn)速信號(hào)、電機(jī)繞組電流信號(hào)后，對(duì)磁懸浮儲(chǔ)能飛輪的拖動(dòng)電機(jī)本身進(jìn)行轉(zhuǎn)速控 制。DSP系統(tǒng)⑴根據(jù)磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)中的繞組電流和電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)， 通過(guò)控制算法生成轉(zhuǎn)速控制量并將其進(jìn)行PWM調(diào)制，再將調(diào)制完成后的電機(jī)PWM控制 信號(hào)經(jīng)過(guò)電機(jī)高速光電耦合電路(6)、電機(jī)脈沖驅(qū)動(dòng)電路(7)傳送給電機(jī)三相H橋逆變電 路(8)生成所需的電機(jī)控制電流。該控制系統(tǒng)中電機(jī)繞組電流傳感器(9)用于獲得磁懸 浮飛輪拖動(dòng)電機(jī)本身的繞組電流信號(hào)，而電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器(10)用于獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子也 就是磁懸浮飛輪轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)進(jìn)而可以通過(guò)算法得到轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1對(duì)該磁懸浮飛輪拖動(dòng)電機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)的整體描述，其特征在 于所述的DSP系統(tǒng)⑴采用一片DSP芯片作為處理器，完成磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī) (3)的速度控制，DSP芯片可以是TMS320F28335或TMS320F28346。
3.根據(jù)權(quán)利要求1對(duì)該磁懸浮飛輪拖動(dòng)電機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)的整體描述，其特征在 于所述DSP系統(tǒng)(1)上可有通訊接口(13)，用于連接到上位控制計(jì)算機(jī)上，方便實(shí)現(xiàn) 磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的在線調(diào)試，通過(guò)通訊接口(13)，該數(shù)字控制系 統(tǒng)可以和上位主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊。該DSP控制系統(tǒng)可以通過(guò)該通訊接口(13)實(shí) 時(shí)地將磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)的狀態(tài)數(shù)據(jù)傳到上位控制計(jì)算機(jī)，而上位計(jì)算機(jī)也可實(shí) 時(shí)地更新電機(jī)的控制指令，從而使該DSP電機(jī)伺服控制器實(shí)時(shí)地跟隨上位機(jī)發(fā)送的控制 指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求1對(duì)該磁懸浮飛輪拖動(dòng)電機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)的整體描述，其特征在 于控制系統(tǒng)的算法流程為首先由控制計(jì)算機(jī)發(fā)出控制指令，DSP系統(tǒng)(1)通過(guò)通訊 接口(13)接收從上位機(jī)發(fā)送的控制指令，并將磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài) 參數(shù)上傳至控制計(jì)算機(jī)，DSP系統(tǒng)(1)根據(jù)磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)的速度指令與傳感器 反饋過(guò)來(lái)的電機(jī)狀態(tài)信號(hào)求解電機(jī)的控制電流，從而使拖動(dòng)電機(jī)能夠?qū)崟r(shí)地跟隨上位控 制計(jì)算機(jī)的控制指令。
5.根據(jù)權(quán)利要求1對(duì)該磁懸浮飛輪拖動(dòng)電機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)的整體描述，其特征在 于磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)所用的控制算法為PID控制算法或模糊控制算法。
全文摘要
本發(fā)明提供的一種高可靠的儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)控制數(shù)字系統(tǒng)，是一種能夠用來(lái)對(duì)磁懸浮儲(chǔ)能飛輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制的裝置，主要包括接口電路、DSP控制中樞、電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率放大模塊、磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)本體、傳感器電路。DSP控制器通過(guò)傳感器接口電路獲取拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、電機(jī)繞組電流等數(shù)據(jù)?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)傳感器接收到的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置、速度信號(hào)，以及根據(jù)拖動(dòng)電機(jī)繞組線圈電流信號(hào)，對(duì)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了磁懸浮儲(chǔ)能飛輪系統(tǒng)拖動(dòng)電機(jī)數(shù)字控制器的集成化設(shè)計(jì)，使得磁懸浮儲(chǔ)能飛輪拖動(dòng)電機(jī)的控制器的穩(wěn)定性和集成度大大提高，僅僅用一片片上系統(tǒng)級(jí)的DSP芯片就完成了飛輪電機(jī)拖動(dòng)的高精度控制。
文檔編號(hào)H02P6/16GK102013859SQ20101056707
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者蔣濤 申請(qǐng)人:北京奇峰聚能科技有限公司