基於dsp的電機控制器的製作方法
2023-05-01 07:46:26
專利名稱：基於dsp的電機控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基於DSP的電機控制器，尤其涉及一種使用一個DSP同時控制兩個電機的控制器。
背景技術：
DSP廣泛應用於電力電子控制中，以控制電機為例，DSP控制電機的精度高，因此 越來越多的開發設計人員選用基於DSP的控制器對電機進行控制。現有技術中，通常是一個控制器控制一個電機，需要同時控制兩個電機的時候，則 需要兩套控制器。如圖1所示的現有技術中的基於DSP的電機控制器的結構示意圖，上位 機10分別與DSP 11和DSP 12通信，DSP 11和DSP 12分別控制一個電機，DSP 11和DSP 12各自的電機位置編碼信號端(ABZ)採集電機位置信號，模數轉換端(AD)將輸入的模擬信 號轉換為數位訊號，脈寬調製端(PWM)輸出控制信號控制電機。這種控制方式存在以下缺點1、雙控制器使得控制電路結構相對複雜，造價昂貴；2、兩個控制器之間同步性較差，容易出現控制誤差。
實用新型內容為了解決現有技術的上述問題，本實用新型的目的是提供一種基於DSP的電機控 制器，可以使用一個DSP實現雙電機的控制，結構相對簡單，成本更低，控制精度高，可靠性
尚ο為了實現上述目的，本實用新型提供了一種基於DSP的電機控制器，包括存儲電 路、電源電路和通信電路，以及DSP，所述DSP包括AD輸入端、第一 ABZ端、第二 ABZ端第一 PWM端和第二 PWM端；第一輸入緩衝電路，其輸入端接入第一電機的位置編碼信號，輸出端連接所述第
一ABZ 端；第一輸出緩衝電路，其輸入端連接所述第一 PWM端，輸出端連接所述第一電機的 驅動電路；第二輸入緩衝電路，其輸入端接入第二電機的位置編碼信號，輸出端連接所述第
二ABZ 端；第二輸出緩衝電路，其輸入端連接所述第二 PWM端，輸出端連接所述第二電機的 驅動電路；所述AD輸入端接入所述第一電機和所述第二電機以及他們構成的系統的反饋信 號，即能監控所述第一電機和所述第二電機的系統的各個信號都可以反饋給DSP進行處理。作為優選，還包括第一 AD運放與比較電路，其輸入端接入所述第一電機的三相電流信號、溫度信號和所述第一電機的驅動電路的溫度信號，輸出端連接所述AD端；第二 AD運放與比較電路，其輸入端接入所述第二電機的三相電流信號、溫度信號 和所述第二電機的驅動電路的溫度信號，輸出端連接所述AD端；第三AD運放與比較電路，其輸入端接入所述第一電機和第二電機的驅動電路的 直流電壓信號與直流電流信號，輸出端連接所述AD端。作為優選，所述第一輸出緩衝電路和第二輸出緩衝電路均具有使能端，所述第一 AD運放與比較電路、第二 AD運放與比較電路和第三AD運放與比較電路均具有故障信號輸 出端；所述第一 AD運放與比較電路的故障信號輸出端連接所述第一輸出緩衝電路的使能 端；所述第二 AD運放與比較電路的故障信號輸出端連接所述第二輸出緩衝電路的使能端； 所述第三AD運放與比較電路的使能端與所述第一輸出緩衝電路的故障信號輸出端和所述 第二輸出緩衝電路的使能端均連接。作為優選，所述第一輸出緩衝電路、第二輸出緩衝電路、第一 AD運放與比較電路、 第二 AD運放與比較電路和第三AD運放與比較電路是通過門電路配置實現的。作為優選，所述DSP還包括IO接口端，所述IO接口端通過光耦合器電路與外接接 口相連接。作為優選，所述存儲電路為EEPROM存儲器。作為優選，所述DSP還包括CAN通信端、SCIA通信端和SCIB通信端，所述通信電 路包括與所述CAN通信端連接的CAN總線通訊電路、與所述SCIA通信端連接的RS232通信 電路和與所述SCIB通信端連接的RS485通信電路。本實用新型的有益效果是1、使用一個DSP同時控制兩個電機，不需要控制器之間相互通信，控制電路結構 相對簡單，成本更低；2、使用一個DSP，由一個時鐘信號控制，不存在同步性問題，控制精度更高；3、通過封鎖輸出PWM信號形式的硬體保護電路，使得發生故障時無PWM信號輸出， 控制可靠性更高。同時根據不同的故障產生不同的保護方案，使得系統靈活性和使用性更
尚ο
圖1是現有技術中的基於DSP的電機控制器(僅示出核心部分)的結構示意圖；圖2是本實用新型的基於DSP的電機控制器的實施例的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的實施例。為了方便理解，本實施例中給出了 整個控制板20上設置的基於DSP的電機控制器的電路結構示意圖，但並不是要限制本實用 新型，在本實用新型的基本原理的基礎上，是可以進行等效變形的。同時，對於公知技術也 不再贅述。如圖2所示，本實施例的基於DSP的電機控制器包括存儲電路274、電源電路26 和通信電路，所述通信電路包括CAN總線通訊電路271、RS232通信電路272和RS485通信 電路273。以及[0031]DSP 21(本例中使用型號為TMS320F2812的DSP晶片進行說明，當然也可選用類 似的其它晶片)，DSP 21包括AD輸入端、第一 ABZ端、第二 ABZ端第一 PWM端、第二 PWM端、 CAN通信端、SCIA通信端、SCIB通信端、IO接口端等，當然還會包括其它埠，附圖中未示 出；第一輸入緩衝電路221，其輸入端接入第一電機的位置編碼信號，輸出端連接所述 第一 ABZ端；第一輸出緩衝電路222，其輸入端連接所述第一 PWM端，輸出端連接所述第一電機 的驅動電路；第二輸入緩衝電路231，其輸入端接入第二電機的位置編碼信號，輸出端連接所述 第二 ABZ端；第二輸出緩衝電路232，其輸入端連接所述第二 PWM端，輸出端連接所述第二電機 的驅動電路；所述AD輸入端接入所述第一電機和所述第二電機的 反饋信號以及第一電機和第 二電機的驅動電路的反饋信號，目的是達到閉環控制。這些反饋信號具體包括兩個電機的 電流信號(第一電機的三相電流IAl、IBl、ICl，第二電機的三相電流IA2、IB2、IC2)，兩個 電機的溫度信號(第一電機溫度TM1、第二電機溫度TM2)，兩組驅動器(第一電機驅動器、 第二電機驅動器)中IGBT的溫度信號(第一電機驅動器的溫度TI1、第二電機驅動器的溫 度TI2)和直流電壓(VDC)、電流信號(IDC)。總之，控制電機相關的參數都可以作為反饋信 號。第一 AD運放與比較電路223，其輸入端接入所述第一電機的三相電流信號、溫度 信號和所述第一電機的驅動電路的溫度信號，輸出端連接所述AD端；第二 AD運放與比較電路233，其輸入端接入所述第二電機的三相電流信號、溫度 信號和所述第二電機的驅動電路的溫度信號，輸出端連接所述AD端；第三AD運放與比較電路243，其輸入端接入所述第一電機和第二電機的驅動電路 的直流電壓信號與直流電流信號，輸出端連接所述AD端。所述第一輸出緩衝電路222和第二輸出緩衝電路232均具有使能端，使能端可以 封鎖輸出信號，起到保護作用。所述第一 AD運放與比較電路223、第二 AD運放與比較電路 233和第三AD運放與比較電路243均具有故障信號輸出端；所述第一 AD運放與比較電路 223的故障信號輸出端連接所述第一輸出緩衝電路222的使能端；所述第二 AD運放與比較 電路233的故障信號輸出端連接所述第二輸出緩衝電路232的使能端；所述第三AD運放與 比較電路243的故障信號輸出端與所述第一輸出緩衝電路222的使能端和所述第二輸出緩 衝電路232的使能端均連接。 AD運放與比較電路實際上包括運放電路和比較電路，運放電路將輸入信號轉換成 適合DSP處理的信號，比較電路起到故障探測作用，如果信號超過預先設定的基準值，所述 比較器電路便會發出故障信號，將故障信號發送到所述第一輸出緩衝電路222和第二輸出 緩衝電路232的使能端，起到輸出控制的作用。其中，第三AD運放與比較電路243接入的 直流電壓信號和電流信號，如果出現故障，需要同時控制所述第一輸出緩衝電路222和第 二輸出緩衝電路232的使能端；第一 AD運放與比較電路223隻需要控制第一輸出緩衝電路 222 ；第二輸出緩衝電路232隻需要控制第二輸出緩衝電路232。直流電壓會同時影響兩臺電機的工作，若直流電壓出現故障則封鎖兩個電機的全部PWM控制信號；而電機電流只代 表一臺電機的狀態，若某臺電機的電流出現故障則只封鎖該電機的PWM控制信號，另一臺 電機還可以正常工作。這樣本控制器不僅具有高可靠性的系統保護性能，而且還能最大限 度的提高系統的使用性能。當然，硬體保護功能可以根據系統故障的不同設計不同的保護 方案，硬體保護電路通常可以利用門電路配置實現，比如所述第一輸出緩衝電路、第二輸出 緩衝電路、第一 AD運放與比較電路、第二 AD運放與比較電路和第三AD運放與比較電路均 可通過門電路配合運放配置實現。所述IO接口端通過光耦合器電路25與外接接口相連接，用光電耦合器將輸入輸出信號隔離，可以保護控制板20。所述存儲電路274可以為EEPROM存儲器，用於實時存儲、查詢數據。所述CAN通信端連接CAN總線通信電路271、SCIA通信端連接RS232通信電路、所 述SCIB通信端連接RS485通信電路。電源電路26用於給整個控制板20供電。電源電路26能產生幾個不同的電壓，每 個電壓的上電時間不同，能可靠的給電機控制器的各部分電路供電。本實用新型的基於DSP的電機控制器的工作原理如下根據需要對DSP進行編程以同時輸出兩組PWM信號分別控制兩個電機。通信電路 可以實現DSP和上位機之間的通信。同時為了實現閉環控制，採集兩個電機的位置編碼信 號(從ABZ端輸入)、電流信號、溫度信號和電壓信號同時輸入到DSP中。如果電機或者驅 動電路發生故障，則根據故障種類封鎖相應的PWM輸出信號。比如經第三AD運放與比較電 路243輸入的直流電壓信號出現問題，則同時封鎖第一輸出緩衝電路222和第二輸出緩衝 電路232，如果僅僅是某個電機的電流、溫度等出現異常，則只需單獨封鎖相應的PWM輸出 信號，即第一輸出緩衝電路222或者第二輸出緩衝電路232。本實用新型的基於DSP的電機控制器具有如下優點1、使用一個DSP同時控制兩個電機，不需要控制器之間相互通信，控制電路結構 相對簡單，成本更低；2、使用一個DSP，由一個時鐘信號控制，不存在同步性問題，控制精度更高；3、通過封鎖輸出PWM信號形式的硬體保護電路，使得發生故障時無PWM信號輸出， 控制可靠性更高。同時根據不同的故障產生不同的保護方案，使得系統靈活性和使用性更
尚ο以上實施例僅為本實用新型的示例性實施例，不用於限制本實用新型，本實用新 型的保護範圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本實用新型的實質和保護範圍 內，對本實用新型做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本實用新 型的保護範圍內。
權利要求一種基於DSP的電機控制器，包括存儲電路、電源電路和通信電路，其特徵在於，還包括DSP，所述DSP包括AD輸入端、第一ABZ端、第二ABZ端、第一PWM端和第二PWM端；第一輸入緩衝電路，其輸入端接入第一電機的位置編碼信號，輸出端連接所述第一ABZ端；第一輸出緩衝電路，其輸入端連接所述第一PWM端，輸出端連接所述第一電機的驅動電路；第二輸入緩衝電路，其輸入端接入第二電機的位置編碼信號，輸出端連接所述第二ABZ端；第二輸出緩衝電路，其輸入端連接所述第二PWM端，輸出端連接所述第二電機的驅動電路；所述AD輸入端接入所述第一電機和所述第二電機以及他們構成的系統的反饋信號。
2.根據權利要求1所述的基於DSP的電機控制器，其特徵在於，還包括第一 AD運放與比較電路，其輸入端接入所述第一電機的三相電流信號、溫度信號和所 述第一電機的驅動電路的溫度信號，輸出端連接所述AD端；第二 AD運放與比較電路，其輸入端接入所述第二電機的三相電流信號、溫度信號和所 述第二電機的驅動電路的溫度信號，輸出端連接所述AD端；第三AD運放與比較電路，其輸入端接入所述第一電機和第二電機的驅動電路的直流 電壓信號與直流電流信號，輸出端連接所述AD端。
3.根據權利要求2所述的基於DSP的電機控制器，其特徵在於，所述第一輸出緩衝電路 和第二輸出緩衝電路均具有使能端，所述第一 AD運放與比較電路、第二 AD運放與比較電路 和第三AD運放與比較電路均具有故障信號輸出端；所述第一 AD運放與比較電路的故障信 號輸出端連接所述第一輸出緩衝電路的使能端；所述第二 AD運放與比較電路的故障信號 輸出端連接所述第二輸出緩衝電路的使能端；所述第三AD運放與比較電路的故障信號輸 出端與所述第一輸出緩衝電路的使能端和所述第二輸出緩衝電路的使能端均連接。
4.根據權利要求3所述的基於DSP的電機控制器，其特徵在於，所述第一輸出緩衝電 路、第二輸出緩衝電路、第一 AD運放與比較電路、第二 AD運放與比較電路和第三AD運放與 比較電路是通過門電路配置實現的。
5.根據權利要求1所述的基於DSP的電機控制器，其特徵在於，所述DSP還包括IO接 口端，所述IO接口端通過光耦合器電路與外接接口相連接。
6.根據權利要求1所述的基於DSP的電機控制器，其特徵在於，所述存儲電路為 EEI3ROM存儲器。
7.根據權利要求1所述的基於DSP的電機控制器，其特徵在於，所述DSP還包括CAN通 信端、SCIA通信端和SCIB通信端，所述通信電路包括與所述CAN通信端連接的CAN總線通 訊電路、與所述SCIA通信端連接的RS232通信電路和與所述SCIB通信端連接的RS485通 信電路。
專利摘要本實用新型公開了一種基於DSP的電機控制器，通過一個DSP晶片的兩組PMW信號同時控制兩個電機，並通過對電機的反饋信號進行處理構成閉環控制，而且在DSP輸出端設置了硬體保護電路。使用本實用新型的電機控制器可以同時控制兩個電機，控制電路結構相對簡單，成本更低；使用一個DSP，不存在同步性問題，控制精度更高；硬體保護電路的設置，使得可靠性更高。
文檔編號H02P5/00GK201557072SQ20092029275
公開日2010年8月18日 申請日期2009年12月8日 優先權日2009年12月8日
發明者範博, 邵繼東 申請人:北京華盛源通科技有限公司