CN109194230A - 一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法 - Google Patents

一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109194230A
CN109194230A CN201811352318.0A CN201811352318A CN109194230A CN 109194230 A CN109194230 A CN 109194230A CN 201811352318 A CN201811352318 A CN 201811352318A CN 109194230 A CN109194230 A CN 109194230A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
electric current
signal
current
permanent magnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811352318.0A
Other languages
English (en)
Inventor
李磊
李桂阳
张雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Green Control Amperex Technology Ltd
Original Assignee
Suzhou Green Control Amperex Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Green Control Amperex Technology Ltd filed Critical Suzhou Green Control Amperex Technology Ltd
Priority to CN201811352318.0A priority Critical patent/CN109194230A/zh
Publication of CN109194230A publication Critical patent/CN109194230A/zh
Priority to PCT/CN2019/118519 priority patent/WO2020098746A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

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。

Description

一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法
技术领域
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
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。在现有的硬件水平下，该时间资源限制了电流环控制的带宽。
发明内容
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并行处理数据的能力，实现永磁同步电机控制算法中的电流环。
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。
其进一步特征在于：
所述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，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；
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；
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；
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；
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；
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。
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
图1为本发明的电流环硬件加速方法示意框图；
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
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。
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；
通信模块用于MCU与FPGA之间的通信，即从MCU获取电流指令。
电流采样模块用于采集三相电流信号送给算法处理单元；
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；
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；
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；
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。
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门阵列器件。
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。
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。

Claims (7)

1.一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包括通信模块、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。
CN201811352318.0A 2018-11-14 2018-11-14 一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法 Pending CN109194230A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811352318.0A CN109194230A (zh) 2018-11-14 2018-11-14 一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法
PCT/CN2019/118519 WO2020098746A1 (zh) 2018-11-14 2019-11-14 永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811352318.0A CN109194230A (zh) 2018-11-14 2018-11-14 一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109194230A true CN109194230A (zh) 2019-01-11

Family

ID=64939082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811352318.0A Pending CN109194230A (zh) 2018-11-14 2018-11-14 一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN109194230A (zh)
WO (1) WO2020098746A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111064393A (zh) * 2019-12-31 2020-04-24 苏州绿控传动科技股份有限公司 一种多轴永磁同步电机控制装置
WO2020098746A1 (zh) * 2018-11-14 2020-05-22 苏州绿控新能源科技有限公司 永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法
CN113037150A (zh) * 2021-03-15 2021-06-25 成都卡诺普自动化控制技术有限公司 基于dsp+fpga伺服实现工业机器人多轴控制的方法
CN113267995A (zh) * 2021-04-27 2021-08-17 长春同泽科技有限公司 一种驱动控制装置、控制方法及矿井运输车

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103516279A (zh) * 2013-09-17 2014-01-15 广东工业大学 一种基于fpga的永磁同步电机控制芯片
CN103701382A (zh) * 2013-12-17 2014-04-02 华中科技大学 一种基于fpga的永磁同步电机电流环带宽扩展装置
CN102904504B (zh) * 2012-11-01 2015-08-19 重庆长安汽车股份有限公司 一种车用永磁同步电机控制系统
US20160241175A1 (en) * 2015-02-13 2016-08-18 Thales Holdings Uk Plc Digital Motor Control Unit
CN105932925A (zh) * 2016-06-02 2016-09-07 上海新时达电气股份有限公司 一种基于fpga的电流环控制系统和伺服装置
CN206193479U (zh) * 2016-11-03 2017-05-24 赛赫智能设备（上海）股份有限公司 一种基于soc构架的agv专用低压伺服驱动器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8598832B2 (en) * 2008-11-11 2013-12-03 Shenzhen Academy Of Aerospace Technology Control system of multi-shaft servo motor
CN101741295B (zh) * 2009-12-31 2013-07-17 陕西捷普控制技术有限公司 基于单个fpga芯片的多稀土永磁同步电机驱动系统
US8779705B2 (en) * 2011-02-25 2014-07-15 Deere & Company Synchronization of position and current measurements in an electric motor control application using an FPGA
CN104579031A (zh) * 2013-10-29 2015-04-29 北京精密机电控制设备研究所 一种基于fpga芯片的多路永磁同步电机控制电路
CN205029582U (zh) * 2015-10-29 2016-02-10 哈尔滨理工大学 一种内置式永磁同步电机控制装置
CN107547025B (zh) * 2017-10-22 2019-01-11 南京理工大学 超高速永磁同步电机的冗余容错控制系统及方法
CN109194230A (zh) * 2018-11-14 2019-01-11 苏州绿控新能源科技有限公司 一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102904504B (zh) * 2012-11-01 2015-08-19 重庆长安汽车股份有限公司 一种车用永磁同步电机控制系统
CN103516279A (zh) * 2013-09-17 2014-01-15 广东工业大学 一种基于fpga的永磁同步电机控制芯片
CN103701382A (zh) * 2013-12-17 2014-04-02 华中科技大学 一种基于fpga的永磁同步电机电流环带宽扩展装置
US20160241175A1 (en) * 2015-02-13 2016-08-18 Thales Holdings Uk Plc Digital Motor Control Unit
CN105932925A (zh) * 2016-06-02 2016-09-07 上海新时达电气股份有限公司 一种基于fpga的电流环控制系统和伺服装置
CN206193479U (zh) * 2016-11-03 2017-05-24 赛赫智能设备（上海）股份有限公司 一种基于soc构架的agv专用低压伺服驱动器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020098746A1 (zh) * 2018-11-14 2020-05-22 苏州绿控新能源科技有限公司 永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法
CN111064393A (zh) * 2019-12-31 2020-04-24 苏州绿控传动科技股份有限公司 一种多轴永磁同步电机控制装置
CN113037150A (zh) * 2021-03-15 2021-06-25 成都卡诺普自动化控制技术有限公司 基于dsp+fpga伺服实现工业机器人多轴控制的方法
CN113267995A (zh) * 2021-04-27 2021-08-17 长春同泽科技有限公司 一种驱动控制装置、控制方法及矿井运输车

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020098746A1 (zh) 2020-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109194230A (zh) 一种永磁同步电机控制算法中电流环硬件加速方法
KR102024423B1 (ko) N-상 신호 트랜지션 정렬
CN106341062B (zh) 用于控制无刷dc(bldc)电机的技术
CN104426441B (zh) 风扇系统、单相直流马达控制电路及其控制方法
CN109639187A (zh) 驱控一体伺服实现方法和系统
CN110492797A (zh) 马达驱动电路
CN102684588B (zh) 永磁同步电机无速度传感器的启动检测装置及启动方法
CN106452224B (zh) 用于电机的控制芯片、控制系统及控制方法
CN103427825A (zh) 时钟信号转换方法和装置
CN105048902A (zh) 微步进低噪声步进电机驱动控制器
CN108599659B (zh) 基于实时运动控制平台以及fpga的伺服系统及其控制方法
CN111064393A (zh) 一种多轴永磁同步电机控制装置
CN104348368A (zh) 在变速驱动器中实现的控制方法
CN107046381B (zh) 一种开关磁阻电机变角度pi控制方法、控制器及调速系统
CN202579259U (zh) 一种具有pwm与温度控制的风扇转速控制电路
CN105024611A (zh) 一种永磁电机的智能控制方法
CN101753071A (zh) 单相马达驱动装置及其驱动方法
CN101197554A (zh) 具有自抗扰转速控制电路的永磁无刷直流电机
CN112865650B (zh) 基于fpga的斩波周期可变的硬件电流环控制系统及方法
CN104579318B (zh) 一种多路时钟缓冲器
CN204886766U (zh) 微步进低噪声步进电机驱动控制器
CN105182846A (zh) 一种控制扁平马达工作的装置及方法、通信终端
CN202364153U (zh) 一种基于嵌入式芯片的超声电机驱动控制器
CN103573664B (zh) 风扇的控制方法及控制系统
CN104058305A (zh) 一种集成智能电梯控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190111

RJ01 Rejection of invention patent application after publication