一种车用永磁同步电机控制系统技术方案

本申请公开了一种车用永磁同步电机控制系统，基于数字信号处理器DSP和复杂可编程逻辑器件CPLD，该系统包括：功率模块、永磁同步电机及固定在电机上的旋转变压器，还包括：控制模块、驱动模块、传感器组及电源模块，采用DSP和CPLD作为硬件主构架，其中DSP为主控芯片，实现与整车控制器HCU进行通信、温度检测处理、状态监控与故障诊断等；CPLD能并行处理DSP对外设的大量逻辑与、或、非运算，快速实现对众多外设的寻址、译码、使能控制，这种同时运用DSP和CPLD共同对电机实施控制的方式，既可以发挥DSP计算能力强，又可利用CPLD并行逻辑运算快速的特点，达到提高电机系统的运算能力，实现复杂的实时控制。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及永磁同步 电机控制领域，更具体的说，是涉及一种车用永磁同步电机控制系统。
技术介绍
目前，常用的电机控制系统方式有很多种，具体包括(1)采用DSP(DigitalSignal Processing,数字信号处理器)为核心的电机控制系统；(2)采用FPGA (Field —Programmable Gate Array,可编程逻辑器件)为核心的电机控制系统；(3)采用单片机为核心的电机控制系统；(4)采用单片机和DSP为核心的电机控制系统。这些控制系统各有其特点，适用于不同的情况。例如方式I对核心器件DSP的性能要求很高，不适用I/O和功能多的复杂电机控制系统；方式2适用于小型的、控制简单的电机控制器系统；方式3适用于功能多，但实时性不高的电机控制系统；方式4适用于多功能、复杂的实时电机控制系统。对于永磁同步电机及其控制系统来说，其在EV/HEV车上的应用非常广泛，其作为整车动力总成系统的一个核心组成部分，必须保证其工作的安全性和可靠性，因此，就对电机控制系统提出了更高要求高实时性、多功能性和控制复杂性。因此，提供一种车用永磁同步电机控制系统，基于数字信号处理器DSP和复杂可编程逻辑器件CPLD，以提高电机控制系统的高实时性、多功能性和控制复杂性，是领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种车用永磁同步电机控制系统，基于数字信号处理器DSP和复杂可编程逻辑器件CPLD，以克服现有技术中由于不能有效提高电机控制系统的高实时性、多功能性和控制复杂性的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案一种车用永磁同步电机控制系统，基于数字信号处理器DSP和复杂可编程逻辑器件CPLD，该系统包括功率模块、永磁同步电机及固定在所述永磁同步电机上的旋转变压器，还包括设置在控制板上，实现与整车控制器HCU进行通信、温度检测处理、状态监控与故障诊断、电机矢量控制以及负责所述永磁同步电机的转子位置、三相电流、直流电流和电压信号采集与数据处理的控制模块；设置在驱动板上与所述控制模块相互电连接，接收所述控制模块发送的信号对所述功率模块实现驱动，并将驱动故障信号反馈给所述控制模块的驱动模块；所述驱动板设置在所述功率模块上，并与所述功率模块的针脚有电气连接；分别与所述控制模块和所述驱动模块相连接，为所述控制模块和所述驱动模块提供控制和驱动电源的电源模块；分别与所述控制模块和所述功率模块相连接，对系统的电流、电压及温度进行检测的传感器组；所述传感器组包括电流传感器、电压传感器和温度传感器；所述永磁同步电机采用旋转变压器来检测转子的位置。所述旋转变压器检测到的转子位置正弦信号和余弦信号发送给所述控制模块，得到转子的位置。其中，所述控制模块包括作为主控芯片的数字信号处理器DSP ； 与所述数字信号处理器DSP通过总线进行信号连接，协助所述数字信号处理器DSP管理外部设备的可编程逻辑器件CPLD ；与所述数字信号处理器DSP通过总线进行信号连接，对所述永磁同步电机进行旋变解码，并接收旋变解码控制信号的旋变解码信号电路；与所述数字信号处理器DSP通过总线进行信号连接，并与所述可编程逻辑器件CPLD信号连接，接收直流电压故障信号的直流电压检测处理电路；与所述数字信号处理器DSP通过总线进行信号连接，并与所述可编程逻辑器件CPLD信号连接，接收电流故障信号的电流检测处理电路；与所述数字信号处理器DSP相连接，接收所述温度传感器所感知的系统温度的温度检测处理电路；与所述数字信号处理器DSP通过专用串行外围接口 SPI相连接，对所述系统数据进行存储的电可擦除可编程存储器EEPR0M。其中，所述驱动模块包括与所述电源模块相连接，为所述驱动模块提供控制和驱动电源的电源电路；与所述控制模块和所述功率模块及所述电源电路相连接，对所述系统进行驱动和保护的驱动及保护电路。其中，所述传感器组包括直流电压传感器、直流电流传感器、永磁同步电机定子的三相电流传感器和温度传感器。其中，所述温度传感器包括两个永磁同步电机的定子温度传感器、功率模块温度传感器、电路板PCB温度传感器、永磁同步电机控制器IPU的冷却液温度传感器和IPU的散热器底板温度传感器。其中，所述电流传感器包括用于检测永磁同步电机定子三相电流和永磁同步电机控制器IPU直流母线电流，所述电流传感器检测的电流信号经过所述电流检测处理电路后送至所述数字信号处理器DSP，经过A/D转换、计算后获得采样电流值。其中，所述电压传感器检测到的永磁同步电机逆变器的直流母线电压信号经过所述直流电压检测处理电路后送至所述数字信号处理器DSP，经过A/D转换、计算后获得采样电压值。优选的，所述数字信号处理器DSP为32位定点数字信号处理器TMS320F2812。优选的，所述电可擦除可编程存储器EEPROM通过专用串行外围接口 SPI总线与所述数字信号处理器DSP相连，用来保存所述数字信号处理器DSP运算过程中的结果和数据。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开了一种车用永磁同步电机控制系统，基于数字信号处理器DSP和复杂可编程逻辑器件CPLD，该系统包括功率模块、永磁同步电机及固定在所述永磁同步电机上的旋转变压器，还包括控制模块、驱动模块、传感器组及电源模块，控制模块中包括数字信号处理器DSP和复杂可编程逻辑器件CPLD，采用数字信号处理器DSP和复杂可编程逻辑器件CPLD作为硬件主构架，其中数字信号处理器DSP为主控芯片，实现与整车控制器HCU进行通信、温度检测处理、状态监控与故障诊断、电机矢量控制以及负责所述永磁同步电机的转子位置、三相电流、直流电流和电压信号采集与数据处理；复杂可编程逻辑器件CPLD能并行处理数字信号处理器DSP对外设的大量逻辑与、或、非运算，快速实现对众多外设的寻址、译码、使能控制，这种同时运用DSP芯片和可编程器件CPLD共同对电机实施控制的方式，既可以发挥DSP计算能力强，又可利用CPLD并行逻辑运算快速的特点，达到提高电机系统的运算能力，实现复杂的实时控制。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图I为本专利技术实施例公开的一种车用永磁同步电机控制系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例公开的车用永磁同步电机控制原理框图；图3为本专利技术实施例公开的数字信号处理器DSP电路原理框图；图4为本专利技术实施例公开的复杂可编程逻辑器件CPLD电路原理框图；图5为本专利技术实施例公开的永磁同步电机控制系统的控制及驱动电路原理框图。具体实施例方式为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词的说明、简写或缩写总结如下CPLD (Complex Programmable Logic Device,复杂可编程逻辑器件)，是从 PAL 和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围，是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用永磁同步电机控制系统，其特征在于，基于数字信号处理器DSP和复杂可编程逻辑器件CPLD，该系统包括：功率模块、永磁同步电机及固定在所述永磁同步电机上的旋转变压器，还包括：设置在控制板上，实现与整车控制器HCU进行通信、温度检测处理、状态监控与故障诊断、电机矢量控制以及负责所述永磁同步电机的转子位置、三相电流、直流电流和电压信号采集与数据处理的控制模块；设置在驱动板上与所述控制模块相互电连接，接收所述控制模块发送的信号对所述功率模块实现驱动，并将驱动故障信号反馈给所述控制模块的驱动模块；所述驱动板设置在所述功率模块上，并与所述功率模块的针脚有电气连接；分别与所述控制模块和所述驱动模块相连接，为所述控制模块和所述驱动模块提供控制和驱动电源的电源模块；分别与所述控制模块和所述功率模块相连接，对系统的电流、电压及温度进行检测的传感器组；所述传感器组包括电流传感器、电压传感器和温度传感器；所述永磁同步电机采用旋转变压器来检测转子的位置，所述旋转变压器检测到的转子位置正弦信号和余弦信号发送给所述控制模块，得到转子的位置。

【技术特征摘要】
1.一种车用永磁同步电机控制系统，其特征在于，基于数字信号处理器DSP和复杂可编程逻辑器件CPLD，该系统包括功率模块、永磁同步电机及固定在所述永磁同步电机上的旋转变压器，还包括 设置在控制板上，实现与整车控制器HCU进行通信、温度检测处理、状态监控与故障诊断、电机矢量控制以及负责所述永磁同步电机的转子位置、三相电流、直流电流和电压信号采集与数据处理的控制模块； 设置在驱动板上与所述控制模块相互电连接，接收所述控制模块发送的信号对所述功率模块实现驱动，并将驱动故障信号反馈给所述控制模块的驱动模块； 所述驱动板设置在所述功率模块上，并与所述功率模块的针脚有电气连接； 分别与所述控制模块和所述驱动模块相连接，为所述控制模块和所述驱动模块提供控制和驱动电源的电源模块； 分别与所述控制模块和所述功率模块相连接，对系统的电流、电压及温度进行检测的传感器组； 所述传感器组包括电流传感器、电压传感器和温度传感器； 所述永磁同步电机采用旋转变压器来检测转子的位置，所述旋转变压器检测到的转子位置正弦信号和余弦信号发送给所述控制模块，得到转子的位置。2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括 作为主控芯片的数字信号处理器DSP ； 与所述数字信号处理器DSP通过总线进行信号连接，协助所述数字信号处理器DSP管理外部设备的可编程逻辑器件CPLD ； 与所述数字信号处理器DSP通过总线进行信号连接，对所述永磁同步电机进行旋变解码，并接收旋变解码控制信号的旋变解码信号电路； 与所述数字信号处理器DSP通过总线进行信号连接，并与所述可编程逻辑器件CPLD信号连接，接收直流电压故障信号的直流电压检测处理电路； 与所述数字信号处理器DSP通过总线进行信号连接，并与所述可编程逻辑器件CPLD信号连接，接收电流故障信号的电流检测处...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕波，贾俊玲，郑碧红，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，重庆长安新能源汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：