[发明专利]双电机冗余控制系统

摘要

本发明属于电力电子应用技术领域，其特征在于：它采用了基于高性能DSP芯片的数字信号处理系统和基于智能功率模块的变流系统，利用SCI接口与PC机通信，通过双口RAM接口与其他嵌入式系统进行数据通信；它嵌入了高精度的直线位移传感器控制系统检测直线位移；它应用了交流电机位置闭环下的矢量控制策略；它应用了双电机双控制系统模式，通过双机通信检测系统运行状态，通过电流和通信故障的诊断，实现在故障状态下由双机运行模式切换到单击运行模式，实现了冗余控制；它实现了系统的集成装配。这套系统具有电机控制功能强，通信功能丰富、扩展性强、可靠性高等优点。

主权项

1.双电机冗余控制系统，其特征在于：含有控制主从模式下两个电机的主电路、控制电路、通信电路、差动变压器LVDT及其控制与信号处理电路各两套，三套开关电源以及一个直流电源DC，其中：(1).开关电源，其中两套分别供应主电路和控制电路，一套供应所述电机的制动器；(2).控制电路，含有一个主控制DSP芯片、通信用CPLD1和PWM输出控制和保护用的CPLD2、一个电压电流模拟信号调理与隔离电路、一个转子编码器位置检测信号的光电隔离电路以及电源转换电路，其中：(2.1).CPLD1，通过不同的接口方式与下述各模块相连：外部扩展用256KRAM芯片CY7C1041CV33，USB通信模块CY7C68001，控制USB接口，DA转换输出模块DAC7724，模拟输出用，CAN通信模块SN65HVD230，与相对应的另一个控制电路通信用，SPI通信接口，与对应的控制电路通信，SCI通信模块MAX3160，通过RS232或者RS485方式与上位计算机通信，McBsp接口，作为预留通信接口，双口RAM接口，与对应的基于浮点DSP芯片TMS320C6701的通信电路板通信；(2.2).CPLD2，设有保护信号输入端口以及工作状态指示、PWM信号输入与输出端口、I/O接口、继电器各输入输出信号的端口；(2.3).主控制DSP芯片TMS320F2812，设有看门狗信号输出接口，JTAG仿真用互联接口，EMIF接口，与CPLD1以及其控制的外部扩展RAM、双口RAM互联，接口SPI，SCI，eCAN、McBsp分别与CPLD1相应接口互联，通用I/O端口向所连CPLD2相应的I/O端口收发信号，PWM输出接口，向所连CPLD2输出PWM信号，外部中断端口，接收主电路通过光电隔离通过CPLD2发出的中断信号；电源转换端口；DSP设置主—从式冗余控制软件，实现对系统的双机冗余控制，通过双控制电路之间的通信判断系统工作状态，正常状态下从机跟随主机运行，为主机运行模式，判断故障出现后，主机实现制动，系统按从机模式运行；(2.4).光电隔离电路，输入输出编码器位置检测信号，向DSP的QEP接口输出该检测信号；(2.5).电压电流模拟信号调理与隔离电路，向该主控制器输入模拟信号，该电路采用运放实现电压跟随与比例调节；(3).差动变压器LVDT1和LVDT2作为直线位移传感器来控制所述电机带动直线传动系统，用芯片AD598实现对直线位移传感器LVDT的控制，输出信号通过模拟信号调理与隔离电路输入DSP的AD输入接口；(4).主电路，用智能功率模块PS21255作为主变流器，集中了三相逆变桥以及每个开关管的驱动和过流保护电路，所述的直流电压DC经过滤波器后输入该主电路，该主电路向所述电机发出三相PWM电压，该主电路的三相电流和直流母线电压电流信号经过霍尔传感器转换为模拟信号输出给控制电路；该主电路从控制电路接收应用了位置闭环下矢量控制策略的PWM信号实现三相逆变，反馈位置由LVDT测量得到或者通过光电编码器计算得到。