用于细纱机的多轴一体变频器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于细纱机的多轴一体变频器，包括多个电机的逆变模块、FPGA和ARM/DSP，多个所述逆变模块与所述FPGA连接，ARM/DSP和FPGA之间通过并行总线连接；ARM/DSP用于多个电机的功能处理以及速度环运行，FPGA用于多个电机电流环运行以及PWM发波。本实用新型专利技术将多台电机所用到的控制算法放到两个主控芯片中，再将多台电机所需要使用的逆变模块挂到同一个母线上，实现真正的共母线控制，实现能量的回馈利用，节约用电。而且由于是共母线控制，多台电机在发生由于断电造成的紧急情况下需要同步停车，可以利用主轴电机的制动产生的能量供给其他电机使用，从而实现同步停车。

【技术实现步骤摘要】
用于细纱机的多轴一体变频器
本技术涉及细纱机
，尤其是一种用于细纱机的多轴一体变频器。
技术介绍
细纱机在纺织领域是重要的设备，是纺纱过程中把半制品粗纱或条子经牵伸、加捻、卷绕成细纱管纱的纺纱机器。细纱机生产过程中纺满一个卷装（管纱）便要停止生产，待落下管纱换上空管后方能继续纺纱。目前市场上的细纱机主要包括主轴（锭轴）、两个转速方向相反的牵伸轴、两个转速方向相反的喂入轴以及升降轴，通过电机驱动主轴，再通过齿轮等复杂传动机构传递给其他工作轴。现在为每个电机使用一个变频器控制电机，一个主控制器再控制多台变频器的启停，由此带来驱动部分整体器件数目繁多，接线复杂，体积和功耗较大，后期维护复杂、成本较高。更关键的是由于是每台电机使用一台变频器，当发生突发情况断电时，由于每台电机上负载惯量不同，无法做到多台变频器快速同步响应停车，会造成断纱或者捻度不均，对生产的持续性极为不利。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提出一种用于细纱机的多轴一体变频器，结构简单，利用率高，节约了资源。为了实现上述技术目的，本技术提供以下技术方案：一种用于细纱机的多轴一体变频器，包括多个电机的逆变模块、FPGA和ARM/DSP，多个所述逆变模块与所述FPGA连接，ARM/DSP和FPGA之间通过并行总线连接；ARM/DSP用于多个电机的功能处理以及速度环运行，FPGA用于多个电机电流环运行以及PWM发波。进一步地，所述逆变模块为并联设置的4-6个。进一步地，所述逆变模块为5个，分别为主轴电机、前罗拉电机、中罗拉电机、后罗拉电机和升降电机的。与现有技术相比，本技术具有以下优点：将多台电机所用到的控制算法放到两个主控芯片中，再将多台电机所需要使用的逆变模块挂到同一个母线上，实现真正的共母线控制，实现能量的回馈利用，节约用电。而且由于是共母线控制，多台电机在发生由于断电造成的紧急情况下需要同步停车，可以利用主轴电机的制动产生的能量供给其他电机使用，从而实现同步停车。附图说明图1为本技术用于细纱机的多轴一体变频器的原理结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本技术的保护范围有任何的限制作用。使用在细纱机这个具体的行业上的变频器，一般的细纱机需要同时驱动最多5个电机，而原先的细纱机使用的是异步电机，出于节能和同步性考虑，现在开始逐步替换为同步电机。如图1所示，一种用于细纱机的多轴一体变频器，包括多个电机的逆变模块、FPGA和ARM/DSP，多个所述逆变模块与所述FPGA连接，ARM/DSP和FPGA之间通过并行总线连接；ARM/DSP用于多个电机的功能处理以及速度环运行，FPGA用于多个电机电流环运行以及PWM发波。本产品为能同时驱动多个同步电机的变频器，解决了细纱机行业由于使用变频器较多造成的维护及成本高，以及由于断电造成每台变频器之间的停车不同步的现象。具体的结构包括：一块变频器的控制板和一块驱动板，其中驱动板上包含5个电机所用到的逆变模块。控制板上包括一块ARM/DSP和一块FPGA，其中ARM/DSP主要用于5台电机的功能处理以及速度环运行，FPGA主要用于5台电机电流环运行以及PWM发波，ARM/DSP和FPGA之间通过并行总线进行通信。由于现在普通的变频的方案基本都是使用一块ARM或者TI公司的C2000系列的DSP作为主控芯片，但是资源有限，无法同步发出5个电机控制所需的多路PWM。所以本产品采用的是双控制芯片的方案：一块高主频的ARM/DSP、一块FPGA，其中ARM/DSP用来做实现对外的通讯和相关接口处理，除此之外还要运行电机控制算法中的速度环。FPGA通过外挂ADC进行5台电机的输出电流和母线电压采样，同时将运行5台电机对应的控制算法中的电流环，这样既能降低了ARM/DSP的运算负荷（因为传统变频器的做法是将电流环和速度环都放到一个控制芯片内部实现），又能将电流环的输出作为电机输入电压直接转换为PWM发送到驱动板上各台电机对应的逆变模块上，达到了很高的实时性。除此以外，还有相关的模拟量输入输出，数字量输入输出也都放到FPGA内部来进行处理。FPGA和ARM/DSP之间数据交互则采用并行总线的方式进行，将FPGA当作普通单口RAM来进行处理，效率比SPI这种串行通讯高很多。由于只需要两个主芯片即可完成5台电机的相关的控制功能，使得体积和功耗进一步降低，并且有利于后期的维护和升级。同时本控制板配备了USB、RS232、RS485和CAN等通信接口，从而使得本产品对外有灵活的通讯能力。另外，控制板上还有预留的显示模块的接口，方便用户实时监控变频器的使用状态。本产品的驱动板板载主要模块是：①AC-DC整流和保护单元，主要用于将输入的交流380V整流成可以供功率模块使用的直流电压，同时还有相关母线过压欠压保护和功率模块输出电流过大保护；②开关电源模块，主要给控制板提供所需要的各种电压等级的控制电压；③5个轴对应的功率模块，它们都挂接到由整流单元输出的母线上面，实现真正意义上的共母线控制，能够实现将电动机处于“发电机”模式下产生回馈给系统的多余能量有效的再利用，这是传统单一变频器无法实现的，避免了能量的浪费。而且本产品在使用时可以根据所需要控制的电机数的不同进行扩展，可以降低学习和使用成本。本技术采用两个控制芯片实现5台电机的控制算法，5个功率模块合成到一个驱动板上，节约空间，方便维护。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于细纱机的多轴一体变频器，其特征在于：包括多个电机的逆变模块、FPGA和ARM/DSP，多个所述逆变模块与所述FPGA连接，ARM/DSP和FPGA之间通过并行总线连接；ARM/DSP用于多个电机的功能处理以及速度环运行，FPGA用于多个电机电流环运行以及PWM发波。

【技术特征摘要】
1.一种用于细纱机的多轴一体变频器，其特征在于：包括多个电机的逆变模块、FPGA和ARM/DSP，多个所述逆变模块与所述FPGA连接，ARM/DSP和FPGA之间通过并行总线连接；ARM/DSP用于多个电机的功能处理以及速度环运行，FPGA用于多个电机电流环...

【专利技术属性】
技术研发人员：过志强，钟龙，陆惠文，
申请(专利权)人：无锡信捷电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32