一种开关磁阻电机嵌入式控制系统技术方案

本发明专利技术公开一种开关磁阻电机嵌入式控制系统，属于电机控制领域。嵌入式系统具有专用化和微型化的特点，其功能完全“嵌入”到器件的内部。单片机、DSP、FPGA、ARM等是常用的嵌入式硬件平台芯片，用户根据系统需求选择上述芯片进行设计开发，可以构成相应的工控嵌入式系统。并可以根据系统目标进行成本、功能、体积等多方面的优化设计。本发明专利技术设计了两套嵌入式控制电路，分别基于DSP控制系统和FPGA控制系统。本发明专利技术首先测定了各元器件对开关磁阻电机位置信号的延迟特性，随后测定了程序结构对于系统位置信号响应的影响，并分别比较了DSP与FPGA的延迟特性。比较了PI控制与FPGA控制两种控制手段的控制效果，选择出最优的控制算法。最后搭建以FPGA为控制核心的开关磁阻电机嵌入式控制系统，并对系统性能进行测定，并验证其可行性。

【技术实现步骤摘要】
一种开关磁阻电机嵌入式控制系统
本专利技术涉及一种开关磁阻电机嵌入式控制系统，具体涉及到一种开关磁阻电机嵌入式控制系统硬件以及软件设计及其测试。
技术介绍
开关磁阻电机(SwitchedReluctanceMotor，简称SRM)，是20世纪70年代提出的一种新型电机，因其具有开关性和磁阻性而得名。开关性是指电机定子各相绕组必须工作于一种连续的开关模式；磁阻性是指定、转子具有可变磁阻回路，并且电机运转符合“磁阻最小原理”。开关磁阻电动机特殊的“双凸极”结构，“磁阻最小”运行原理和“开关性”的运行方式，决定了其转矩不是连续的，而是脉冲式的，其合成转矩也不是一个恒定值，而是具有一定的谐波分量，尤其低速运行时，转矩脉动更加明显。另外，SRM系统振动和噪声较大。为更好发挥开关磁阻电机的优势，同时克服开关磁阻电机的缺点，出现两种思路：其一是在充分研究开关磁阻电机结构的基础上，准确建立其数学模型，据此进行控制。然而开关磁阻电机的具体参数受到多方面的影响，统一的数学模型并不适用于某个具体的电机系统本身，这种方法现在多停留在理论研究或仿真阶段，尚难应用于实际，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关磁阻电机嵌入式控制系统，其特征在于，系统硬件设计包含以下步骤：/nA.外电路设计。功率变换器采用三相不对称半桥结构，每相由两个开关管和两个续流二极管构成，虽然所用器件较多，但能实现各相绕组供电的完全独立控制，比较灵活，且容错性能较好。驱动电路采用集成控制芯片IR2110，一片IR2110芯片可以同时驱动两个MOSFET，三相不对称半桥式功率变换器共需3片IR2110。位置检测采用光电式位置全数检测方法，共需三只光电传感器，依次错开60°角，分布在机壳同一个圆周上。将一只光电传感器固定于某相定子极中心线下侧11.25°处，另外两个光电传感器分别安装于该相定子极中心线下侧71.25°和...

【技术特征摘要】
1.一种开关磁阻电机嵌入式控制系统，其特征在于，系统硬件设计包含以下步骤：
A.外电路设计。功率变换器采用三相不对称半桥结构，每相由两个开关管和两个续流二极管构成，虽然所用器件较多，但能实现各相绕组供电的完全独立控制，比较灵活，且容错性能较好。驱动电路采用集成控制芯片IR2110，一片IR2110芯片可以同时驱动两个MOSFET，三相不对称半桥式功率变换器共需3片IR2110。位置检测采用光电式位置全数检测方法，共需三只光电传感器，依次错开60°角，分布在机壳同一个圆周上。将一只光电传感器固定于某相定子极中心线下侧11.25°处，另外两个光电传感器分别安装于该相定子极中心线下侧71.25°和131.25°处。遮光盘极数与转子相对应，为八齿八槽，且齿槽宽度相等，均匀布置于圆周。电流检测电路使用霍尔传感器，为获得较好的电流信息，采用两级运放电路进行耦合隔离，构成信号调理电路；为防止输出电压超出0-3.3V的范围，在末端设计了二极管钳位电路。
B.控制电路板设计。FPGA电源模块选择稳压电源芯片LM1117-3.3V、LM1117-2.5V和LM1117-1.2V，其输出电流最大值为800mA，可以满足一般系统的需要，以5V直流电源供电，稳定输出FPGA所需的3.3V、2.5V和1.2V电压，采用LM1117的供电电路结构简单，成本很低。FPGA时钟电路采用50MHz和30MHz两片有源晶振分别构成两路外部时钟电路，输入到FPGA内clk类引脚，配置中，可选择不同的时钟频率适应不同的需求。DSP电源模块选用美国TI公司的双路输出的低压差电压调整器TPS767D301，TPS767D301片内有两个电压调整器，支持独立供电，输出电压一路固定为3.3V，另一路可通过外接电阻进行调节，其电压范围为1.5～5.5V。DSP时钟电路采用外部时钟和利用芯片内部晶体振荡器为TMS320F28335提供时钟输入，时钟输入引脚前端串联22Ω小电阻进行阻抗匹配，防止串扰和浪涌电流，减小高频噪声和边沿过冲。DSP系统调试中采用XDS510-USB仿真器通过JTAG(IEEE...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘劲夫，陈昊，张珂，巩士磊，阎明，张战，袁利，李祥阳，朱琳琳，
申请(专利权)人：中国矿业大学，荣成市荣佳动力有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32