[实用新型]基于CPLD与DSP的信号采集及电机控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及同步电机的控制系统，特别是基于CPLD与DSP的信号采集及电机控制系统。

背景技术

现阶段，我国高速列车得到了迅猛的发展，大功率永磁电机在列车上的应用更是大大提高了高速列车的发展速度。但是，对大功率永磁电机的精确控制一直是业内难题。

例如，在使用永磁电机的高速列车于低速行使时，可以对永磁电机进行精确控制；但在列车高速行使时，在永磁电机弱磁情况下，无法对永磁电机进行精确控制。因此，需要对永磁电机的控制系统进行改进，以提高对永磁电机的控制精度并且提高电机的性能。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型的目的是提高对永磁电机的控制精度并提高电机的性能。

为实现上述目的，本实用新型提出以下技术方案：

一种基于CPLD与DSP的信号采集及电机控制系统，包括TI公司的DSP芯片TMS320F28335、CPLD换相模块、电流检测模块、IGBT驱动电路，其中，所述DSP芯片、CPLD换相模块和IGBT驱动电路依次连接，所述电流检测模块与所述DSP芯片连接，其中，所述电流检测模块获取与其连接的交流电机的电流采样并提供给所述DSP芯片，所述DSP芯片基于获取的电机转速和所述电流采样为CPLD换相模块提供PWM信号。

优选地，所述CPLD换相模块向所述DSP芯片的CAP/QEP单元提供信号用于所述交流电机的速度检测。

优选地，所述信号采集及电机控制系统还可包括键盘及显示电路，其与所述DSP芯片通过双口RAM连接。

优选地，所述CPLD换相模块为Altera公司的MAX系列可编程逻辑器件EPM7256E。

优选地，所述IGBT驱动电路为日本富士通公司的专用驱动模块EXB841。

因此，利用本实用新型中提供的基于CPLD与DSP的信号采集及电机控制系统，能够提高对永磁电机的控制精度并且提高电机的性能。

附图说明

下面根据实施例和附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是FOC控制结构示意图；

图2是本实用新型提出的电机控制系统的总体结构示意图；

图3是逆变器IGBT主电路的结构示意图。

具体实施方式

以下给出了本实用新型中提供的基于CPLD与DSP的信号采集及电机控制系统的一个具体实施例。

与现有技术相比，本实用新型采用TI公司(Texas Instruments Incorporated，德州仪器)的浮点DSP(如TMS320F28335，可商购)和CPLD构成处理器控制板，能够提高对永磁电机的控制精度并且大大提高电机的性能。

DSP芯片TMS320F28335具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多达18路的PWM输出，其中有6路威TI特有的更高精度的PWM输出(HRPWM)，12位16通道ADC。

本实用新型提出的电机控制系统采用磁场定向矢量控制的方法对电机变频，又称FOC控制(即磁场定向控制)。FOC控制结构示意图如图1所示。本实用新型的控制方法是：分别对速度、磁场两个分量进行独立控制，实现解耦控制。矢量控制使得可以从零转速起进行速度控制，即使低速亦能运行，调速范围广；且可以对转矩实行精确控制；系统的动态响应速度非常快；电动机的加速特性很好。

图2是本实用新型提出的基于CPLD与DSP的信号采集及电机控制系统的总体结构示意图。该控制系统包括：包括TI公司的DSP芯片TMS320F28335、CPLD换相模块、电流检测模块、IGBT驱动电路，其中，DSP芯片、CPLD换相模块和IGBT驱动电路依次连接，电流检测模块与该DSP芯片连接，其中，所述电流检测模块获取与其连接的交流电机的电流采样并提供给DSP芯片，DSP芯片基于获取的电机转速和电流采样为CPLD换相模块提供PWM信号。

DSP可通过速度环与电流环调节PWM的占空比实现对转速的控制。指定转速可通过键盘模块输入，键盘输入模块和显示电路通过双口RAM(即，DRAM)与DSP实现数据的交换。键盘无输入时，DSP不断向双口RAM写入数据，显示电路从双口RAM读出数据并显示出来；键盘有输人时，先发信号给DSP，DSP停止向双口RAM写入数据，待键盘数据输入后，再发中断信号给DSP，DSP从双口RAM读入指定的转速。