高压变频器控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种高压变频器控制系统，包括：人机界面模块、可编程逻辑控制器、AD采样模块、DSP处理器和FPGA；该系统还包括与人机界面模块、可编程逻辑控制器和FPGA连接实现数据交互的ARM处理器，ARM处理器将与人机界面模块和可编程逻辑控制器交互的数据转换为控制信号通过FPGA转发给DSP处理器，DSP处理器接收AD采样模块采集的电路参数，并将所述控制信息和根据电路参数产生的电机矢量控制信号发送给FPGA，通过高压变频器的功率单元对电机实现控制。本实用新型专利技术通过采用ARM处理器释放DSP处理器的数字信号处理的外设资源，提升DSP数字信号处理对电机控制的效率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及高压变频器控制
，更具体地说，涉及一种采用ARM (Advanced RISC Machines)处理器的高压变频器控制系统。
技术介绍
目前，工业用电的三分之二为电机所消耗，有鉴于此，电机的效率问题继续受到更大的关注。标准的电机应用完全能以更高的能量效率运行，就电能到机械能的转换而言，大多数电机的效率偏低，这意味着它们浪费了大量的能量，以发热的形式散失掉，而未能转换成有用的机械能。这些问题可以通过DSP(Digital Signal Processing)数字信号处理来克服，DSP数字信号处理采用了先进的算法来提高电机的运行性能，最常见的方式是对电机运行进行矢量控制，以实现最优的效率。此外也可以调节电机速度使系统能以更高的效率 运行，减少系统机械部件带来的能量损耗。 图I所示的是传统的高压变频器控制系统的解决方案，其中主要包括人机界面模块 10、可编程逻辑控制器 20、DSP 处理器 30 和 FPGA (Field-Programmable Gate Array) 40四大功能模块，以及与所述DSP处理器30连接的其它外设，例如AD/DA采样输出模块50、用于存储数据的EEPROM 60和用于发送故障信号的故障处理接口 70等。其中，人机界面模块10主要是提供一个人机交互接口，用户可以在人机界面模块10上输入用户指令，发送给DSP处理器30，并从DSP处理器30获取各种运行状态信息显示给用户查看。PLC逻辑控制器20发送模拟量输入(Al)和开关量输入(DI)数据给DSP处理器30，并接收DSP处理器30产生的模拟量输出(AO)和开关量输出(DO)数据。例如用户远程通过可编程逻辑控制器20输入的高压变频器的调节阀、数显表的远传信号，以及电接点、各种仪表开关表示状态的各种开、关、到位信号。图I中DSP处理器30主要执行两大部分功能。第一部分功能是与上述各个模块交互，并根据各种指令和数据生成控制信息给FPGA40，例如故障复位和旁路信号等，FPGA40将这些控制信息发送给高压变频器的各个功率单元120。第二部分功能是通过AD/DA采样输出模块50与高压变频器的电机110和输入电路交互，通过AD采样获取高压变频器的电路参数，如输入电路的输入电压和电流参数，以及电机110的电压电流参数和高压输入参数等，并根据这些电路参数生成电机矢量控制信号给FPGA 40。FPGA 40根据电机矢量控制信号执行编码操作产生PWM信号给各个功率单元120对电机110进行矢量控制。同时，FPGA、40反馈各个功率单元120的信息，如运行状态和故障信息给DSP处理器30进而通过人机界面模块10反馈给用户。由此可见，DSP处理器30的数字信号处理就没有完全发挥它的潜能，而是有相当一部分的资源被不合理的占用，如和人机界面模块通讯、PLC逻辑控制器通讯和EEPROM的IIC总线通讯等均消弱了其执行能力。由于上述的相关外设加长了 DSP处理器30的数字信号处理对程序的执行时间，最终导致DSP处理器30的数字信号处理可能会来不及实现对电机的矢量控制，所以并没有能够提升电机的效率。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，针对现有高压变频器控制系统中DSP处理器的外设占用数字信号处理资源影响对电机的矢量控制的缺陷，提供一种采用ARM处理器的高压变频器控制系统。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种高压变频器控制系统，包括人机界面模块、可编程逻辑控制器、AD采样模块、DSP处理器和FPGA ;所述系统还包括与所述人机界面模块、PLC逻辑控制器以及FPGA连接的ARM处理器；所述ARM处理器从所述人机界面模块接收用户指令并反馈运行状态，从所述可编程逻辑控制器接收模拟量输入和开关量输入数据并输出模拟量输出和开关量输出数据，所述ARM处理器根据接收的用户指令、模拟量输入和开关量输入数据生成的控制信息通过FPGA转发给所述DSP处理器；所述DSP处理器接收所述AD采样模块采集的电路参数，并将所述控制信息和根据所述电路参数产生的电机矢量控制信号发送给所述FPGA ;所述FPGA与高压变频器的功率单元相连，将所述控制信息以及将根据所述电机矢量控制信号生成的PWM信号发送给所述功率单元对电机进行控制；所述FPGA还将功率单元信息反馈给所述DSP处理器及ARM处理器。在根据本技术所述的高压变频器控制系统中，所述FPGA具有分别与所述DSP处理器和ARM处理器连接的双端口 RAM。在根据本技术所述的高压变频器控制系统中，所述AD采样模块与所述高压变频器的电机及输入电路连接。在根据本技术所述的高压变频器控制系统中，所述系统还包括与所述DSP处理器连接的DA输出模块，所述DA输出模块与同时使用的另一台高压变频器连接发送所述高压变频器的运行频率信息。在根据本技术所述的高压变频器控制系统中，所述系统还包括与所述ARM处理器连接的存储掉电数据的EEPR0M。在根据本技术所述的高压变频器控制系统中，所述系统还包括与所述ARM处理器连接的CAN总线通讯接口。在根据本技术所述的高压变频器控制系统中，所述系统还包括与所述ARM处理器连接的因特网远程控制系统。在根据本技术所述的高压变频器控制系统中，所述系统还包括与所述ARM处理器连接的SD卡处理装置。实施本技术的高压变频器控制系统，具有以下有益效果本技术通过采用ARM处理器释放DSP处理器的数字信号处理的外设资源，提升DSP数字信号处理对电机控制的效率，此外具有ARM处理器的控制系统可以增加更加丰富外设的外设资源。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中图I是传统的高压变频器控制系统的模块框图；图2为根据本技术的高压变频器控制系统的优选实施例的模块框图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。请参阅图2，为根据本技术的高压变频器控制系统的优选实施例的模块框图。该实施例提供的高压变频器控制系统主要包括人机界面模块10、可编程逻辑控制器20、DSP处理器30、FPGA 40、ARM处理器100和AD采样模块51。在本技术中，DSP处理器30只需要进行数字信号处理对电机110进行控制即可，与其它外设交互的操作由ARM处理器100进行分担。下面对本技术的各个模块的具体功能及相互信号的传送进行具体介绍。人机界面模块10主要是提供一个人机交互接口，用户可以在人机界面模块10上输入用户指令，发送给ARM处理器100，并从ARM处理器100获取各种运行状态信息显示给用户查看。人机界面模块10可以与ARM处理器100采用标准Modbus协议通讯交互人机的相关数据信息。例如，操作者可以从人机界面模块10上查看系统状态、电机运转情况、单元状态、DIDO信息、AIAO数据、查看并更改高压变频器配置参数以及常见故障及解决方法。人机界面模块10上还可以带有IXD液晶键盘，该IXD液晶键盘与ARM处理器100通过SPI通讯方式交互相关数据信息。本技术的高压变频器控制系统还可以在远程设置人机界面装置，该人机界面装置与ARM处理器100通讯，提供给用户查看本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压变频器控制系统，包括：人机界面模块、可编程逻辑控制器、AD采样模块、DSP处理器和FPGA；其特征在于，所述系统还包括与所述人机界面模块、可编程逻辑控制器以及FPGA连接的ARM处理器；所述ARM处理器从所述人机界面模块接收用户指令并反馈运行状态，从所述可编程逻辑控制器接收模拟量输入和开关量输入数据并输出模拟量输出和开关量输出数据，所述ARM处理器根据接收的用户指令、模拟量输入和开关量输入数据生成的控制信息通过FPGA转发给所述DSP处理器；所述DSP处理器接收所述AD采样模块采集的电路参数，并将所述控制信息和根据所述电路参数产生的电机矢量控制信号发送给所述FPGA；所述FPGA与高压变频器的功率单元相连，将所述控制信息以及将根据所述电机矢量控制信号生成的PWM信号发送给所述功率单元对电机进行控制；所述FPGA还将功率单元信息反馈给所述DSP处理器及ARM处理器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：支世胜，傅晓洲，翁翔羿，刘永钦，张源，
申请(专利权)人：苏州汇川技术有限公司，苏州默纳克控制技术有限公司，深圳市汇川技术股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：