CN108023506B - 一种磁轴承磁悬浮鼓风机故障检测系统 - Google Patents

一种磁轴承磁悬浮鼓风机故障检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁轴承磁悬浮鼓风机故障检测系统，包括DSP模块、FPGA模块、电机逆变器、磁轴承逆变器和故障检测模块，DSP模块、电机逆变器、磁轴承逆变器以及故障检测模块对应与FPGA模块相连。本发明磁悬浮鼓风机的故障检测处理在FPGA中进行，由于FPGA采用的编程语言既是一种行为描述语言，也是一种结构描述语言，可描述并行执行的程序结构，通过利用FPGA并行运行的这一特点，可大大提高系统对故障处理的迅速性，及时保护。另外，由于将故障类型在FPGA中进行分类，而不是在DSP中运行，为DSP节省了内存空间，将节省出来的这部分内存空间用于实现其他控制策略及算法，从而极大地提高了整个控制系统的利用率。

Description

一种磁轴承磁悬浮鼓风机故障检测系统
技术领域：
本发明涉及一种磁轴承磁悬浮鼓风机故障检测系统，属于磁悬浮控制技术领域。
背景技术：
磁悬浮轴承是一个复杂的机电耦合系统，由机械系统和控制系统两个大部分组成，系统中有若干故障信号的检测，这些故障信号检测无误后系统正常工作，现常规的故障检测是将故障检测信号直接送入DSP模块的引脚，由DSP模块对各类故障信号进行处理，如图1所示，在现有的系统中控制算法及故障检测均由DSP来完成，FPGA模块仅仅被动的产生驱动磁悬浮轴承的PWM。同时驱动电机逆变器的PWM信号直接由DSP产生。然而，在上述现有方案中，从工作效率与可靠性来考虑，大量的故障检测给DSP带来的负担，影响工作及控制效率，若故障处理不及时，还会带来灾难性后果，导致IGBT损害。因此，针对上述现有方案存在的不足，有必要加强故障处理的迅速性，并减少DSP运行时间，提高系统的工作效率。
发明内容：
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种磁轴承磁悬浮鼓风机故障检测系统。
本发明所采用的技术方案有：一种磁轴承磁悬浮鼓风机故障检测系统，其特征在于：包括DSP模块、FPGA模块、电机逆变器、磁轴承逆变器和故障检测模块，所述DSP模块、电机逆变器、磁轴承逆变器以及故障检测模块对应与FPGA模块相连；
所述DSP模块集中完成控制算法，一方面将电机逆变器与磁轴承逆变器需要的驱动信号送到FPGA模块，另一方面接受经过FPGA模块处理过的故障检测信号；
所述FPGA模块集中完成FPGA模块产生的PWM信号的传输及故障检测，根据故障的类型来及时关断上述PWM信号，并将处理过的故障信息反馈给DSP模块；
所述电机逆变器接受FPGA模块发出的6路PWM驱动信号来控制电机逆变器的工作；
所述磁轴承逆变器接受FPGA模块发出的20路PWM驱动信号来控制磁轴承逆变器的工作；
所述故障检测模块将故障信号发送给FPGA模块。
进一步地，所述FPGA模块处理过的故障检测信号分为二种类型，一类为关键故障；二类为非关键故障。
进一步地，所述关键故障包括急停故障、过流故障、接触器吸合故障和IGBT故障。
进一步地，所述非关键故障包括过温故障、过压故障、欠压故障、反电势故障、进口压力故障、出口压力故障和机箱内外压差故障。
本发明具有如下有益效果：本发明磁悬浮鼓风机的故障检测处理在FPGA中进行，由于FPGA采用的编程语言既是一种行为描述语言，也是一种结构描述语言，可描述并行执行的程序结构，通过利用FPGA并行运行的这一特点，可大大提高系统对故障处理的迅速性，及时保护。另外，由于将故障类型在FPGA中进行分类，而不是在DSP中运行，为DSP节省了内存空间，将节省出来的这部分内存空间用于实现其他控制策略及算法，从而极大地提高了整个控制系统的利用率，同时根据故障的类型来进行判断系统是否需要停止，提高系统的稳定性。
附图说明：
图1为现有技术中磁轴承磁悬浮鼓风机故障检测示意图。
图2为本发明检测系统示意图。
图3为本发明检测系统工作流程图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图2和图3所示，本发明公开一种磁轴承磁悬浮鼓风机故障检测系统，包括DSP模块、FPGA模块、电机逆变器、磁轴承逆变器和故障检测模块，所述DSP模块、电机逆变器、磁轴承逆变器以及故障检测模块对应与FPGA模块相连。
DSP模块集中完成控制算法，一方面将电机逆变器与磁轴承逆变器需要的驱动信号送到FPGA模块，另一方面接受经过FPGA模块处理过的故障检测信号；
FPGA模块集中完成FPGA模块产生的PWM信号的传输及故障检测，根据故障的类型来及时关断上述PWM信号，并将处理过的故障信息反馈给DSP模块；
电机逆变器接受FPGA模块发出的6路PWM驱动信号来控制电机逆变器的工作；
磁轴承逆变器接受FPGA模块发出的20路PWM驱动信号来控制磁轴承逆变器的工作；
故障检测模块将故障信号发送给FPGA模块。
FPGA模块处理过的故障检测信号分为二种类型，一类为关键故障；二类为非关键故障。
第一类故障如急停故障、过流故障、接触器吸合故障和IGBT故障，这类故障FPGA模块的处理方式为：立即处理电机逆变器的6路PWM驱动信号，将电机转速在最短时间内(10s内)降为零，并将故障反馈给DSP模块，DSP模块发出报警信息，待电机转速归零后，磁悬浮轴承再停止悬浮。
第二类故障如过温故障、过压故障、欠压故障、反电势故障、进口压力故障、出口压力故障和机箱内外压差故障，这类故障FPGA模块的处理方式为：立即处理电机逆变器的6路PWM驱动信号，将电机转速降低一个等级，并将故障信息反馈给DSP模块，DSP模块发出报警信息，若经过一段时间后故障仍然存在，再将电机转速归零，磁悬浮轴承停止悬浮；若经过一段时间故障消失，则电机重新转到原速度；若故障消失后运行一段时间，故障复现，则转为关键故障的处理方式。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种磁轴承磁悬浮鼓风机故障检测系统，其特征在于：包括DSP模块、FPGA模块、电机逆变器、磁轴承逆变器和故障检测模块，所述DSP模块、电机逆变器、磁轴承逆变器以及故障检测模块对应与FPGA模块相连；
所述DSP模块集中完成控制算法，一方面将电机逆变器与磁轴承逆变器需要的驱动信号送到FPGA模块，另一方面接受经过FPGA模块处理过的故障检测信号；
所述FPGA模块集中完成FPGA模块产生的PWM信号的传输及故障检测，根据故障的类型来及时关断上述PWM信号，并将处理过的故障信息反馈给DSP模块；
所述电机逆变器接受FPGA模块发出的6路PWM驱动信号来控制电机逆变器的工作；
所述磁轴承逆变器接受FPGA模块发出的20路PWM驱动信号来控制磁轴承逆变器的工作；
所述故障检测模块将故障信号发送给FPGA模块；
所述FPGA模块处理过的故障检测信号分为二种类型，一类为关键故障；二类为非关键故障；
所述非关键故障包括过温故障、过压故障、欠压故障、反电势故障、进口压力故障、出口压力故障和机箱内外压差故障。
2.如权利要求1所述的磁轴承磁悬浮鼓风机故障检测系统，其特征在于：第一类故障如急停故障、过流故障、接触器吸合故障和IGBT故障，这类故障FPGA模块的处理方式为：立即处理电机逆变器的6路PWM驱动信号，将电机转速在10s内降为零，并将故障反馈给DSP模块，DSP模块发出报警信息，待电机转速归零后，磁悬浮轴承再停止悬浮；
第二类故障如过温故障、过压故障、欠压故障、反电势故障、进口压力故障、出口压力故障和机箱内外压差故障，这类故障FPGA模块的处理方式为：立即处理电机逆变器的6路PWM驱动信号，将电机转速降低一个等级，并将故障信息反馈给DSP模块，DSP模块发出报警信息，若经过一段时间后故障仍然存在，再将电机转速归零，磁悬浮轴承停止悬浮；若经过一段时间故障消失，则电机重新转到原速度；若故障消失后运行一段时间，故障复现，则转为关键故障的处理方式。
3.如权利要求1所述的磁轴承磁悬浮鼓风机故障检测系统，其特征在于：所述关键故障包括急停故障、过流故障、接触器吸合故障和IGBT故障。
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