專利名稱:基于fpga的三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制裝置的制造方法
【專利摘要】一種基于FPGA的三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制裝置，對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行控制的FPGA電路；通信電路，該電路的輸出端接FPGA電路；三相異步電動(dòng)機(jī)控制電路，該電路的輸入端接FPGA電路。本實(shí)用新型采用FPGA電路控制三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，有4個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)控制通道，擴(kuò)展能力強(qiáng)，而且有4個(gè)接口與外圍設(shè)備通信，組網(wǎng)方便，本實(shí)用新型具有電路簡(jiǎn)單所需元器件少、成本低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
基于FPGA的三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場(chǎng)間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流，并與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)能量變換。與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動(dòng)機(jī)可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。三相異步電動(dòng)機(jī)在社會(huì)是隨處可見，使用非常廣泛。應(yīng)用于化工、紡織、冶金、建筑、農(nóng)機(jī)、礦山、輕工等行業(yè)，用于驅(qū)動(dòng)各種通用機(jī)械，像如壓縮機(jī)、水栗、破碎機(jī)、切削機(jī)床、運(yùn)輸機(jī)械等。目前，三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)主要由可編程邏輯控制器控制來實(shí)現(xiàn)的，這種三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制裝置存在以下不足:成本高、控制不靈活、對(duì)外通信接口少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有三相異步電動(dòng)機(jī)正反裝控制裝置的不足，提供一種電路簡(jiǎn)單、操作方便、擴(kuò)展能力強(qiáng)、組網(wǎng)方便的基于FPGA的三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制裝置。
[0004]解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是它具有:對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行控制的FPGA電路;通信電路，該電路的輸出端接FPGA電路;三相異步電動(dòng)機(jī)控制電路，該電路的輸入端接FPGA電路。
[0005]本實(shí)用新型的FPGA電路為:集成電路U13的E15腳接集成電路U12的I腳、E16腳接集成電路Ul 2的2腳、M16腳接集成電路U12的3腳、A9腳接集成電路Ul 2的4腳、B8腳接集成電路U9的I腳、T9腳接集成電路U9的2腳、T8腳接集成電路U9的4腳、R8腳接集成電路U9的4腳、C9腳接集成電路UlO的I腳、BlO腳接集成電路UlO的2腳、F9腳接集成電路UlO的3腳、A15腳接集成電路Ul O的4腳、Al I腳接集成電路U11的I腳、B12腳接集成電路U11的2腳、E13腳接集成電路Ul I的3腳、El I腳接集成電路Ul I的4腳、A7腳接晶體振蕩器Yl的4腳，集成電路U13的F4腳、H5 腳、H14 腳、Hl 腳、J3 腳、G12 腳、Hl 腳、J3 腳、G12 腳、H12 腳、H13 腳、J5 腳、H3 腳、J4 腳、H4 腳接插座J5的2?13腳，集成電路Ul 3的E3腳、G3腳、K3腳、M3腳、P4腳、P7腳、TI腳、P1腳、P13腳、T16腳、K14腳、M14腳、E14腳、G14腳、A16腳、ClO腳、C13腳、Al腳、C4腳、C7腳接3V電源，集成電路U13的L5腳、L12腳、F12腳、F5腳接2.5V電源，集成電路U13的D4腳、D13腳、N13腳、N4腳、J12腳、]?11腳、]/19腳、1(10腳、1(9腳、1^6腳、1(11腳、1(7腳、16腳、!111腳、!16腳、610腳、69腳、68腳、67腳、G6腳、Fll腳、F7腳接1.2V電源，集成電路U13的C12腳、D7腳、DlO腳、E4腳、E13腳、G4腳、G13 腳、K4 腳、K13 腳、M4 腳、M13 腳、N7 腳、NlO 腳、P5 腳、P12 腳、R2 腳、R15 腳、E2 腳、H16 腳、H15腳、C5 腳、B15 腳、B2 腳、611腳、]/15腳412腳45腳、]/112腳、1(6腳、1^9腳、1^10腳、1^11腳、1(12腳接地，集成電路Ul 3的G5腳接集成電路Ul的5腳、C2腳接集成電路Ul的2腳、Cl腳接集成電路Ul的3腳、D2腳接集成電路U3的5腳、DI腳接集成電路U3的2腳、H2腳接集成電路U3的3腳、GI腳接集成電路U5的5腳、BI腳接集成電路U5的2腳、J2腳接集成電路U5的3腳、K2腳接集成電路U7的5腳、KI腳接集成電路U7的2腳、LI腳接集成電路U7的3腳、NI腳接集成電路U2的5腳、N2腳接集成電路U2的2腳、L4腳接集成電路U2的3腳、P2腳接集成電路U4的5腳、PI腳接集成電路U4的2腳、T2腳接集成電路U4的3腳、R4腳接集成電路U6的5腳、N3腳接集成電路U6的2腳、T4腳接集成電路U6的3腳、N6腳接集成電路U8的5腳、M6腳接集成電路U2的2腳、P6腳接集成電路U8的3腳，晶體振蕩器Yl的I腳接3V電源、3腳接地，插座J5的I腳接地，集成電路Ul3的型號(hào)為EP4CE22F17C6，集成電路Ul?U8的型號(hào)為CJX2-09。
[0006]本實(shí)用新型采用FPGA電路控制三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，有4個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)控制通道，擴(kuò)展能力強(qiáng)，而且有4個(gè)接口與外圍設(shè)備通信，組網(wǎng)方便，本實(shí)用新型具有電路簡(jiǎn)單所需元器件少、成本低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】

[0007]圖1是本實(shí)用新型的電氣原理方框圖。
[0008]圖2是圖1中FPGA電路的電子線路原理圖。
[0009 ]圖3是圖1中通信電路和三相異步電動(dòng)機(jī)控制電路的電子線路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型不限于下述的實(shí)施方式。
[0011]在圖1、2、3中，本實(shí)施例的基于FPGA的三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制裝置由通信電路、FPGA電路、三相異步電動(dòng)機(jī)控制電路連接構(gòu)成，通信電路的輸出端接FPGA電路，三相異步電動(dòng)機(jī)控制電路的輸入端接FPGA電路。
[0012]本實(shí)施例的通信電路由集成電路U9?U12、插座Jl?J4連接構(gòu)成，集成電路U9?Ul 2的型號(hào)為MAX481。集成電路U9的6腳接插座JI的I腳、7腳接插座Jl的2腳、8腳接5V電源、I腳和2腳以及3腳和4腳接FPGA電路，集成電路UlO的6腳接插座J2的I腳、7腳接插座J2的2腳、8腳接5V電源、I腳和2腳以及3腳和4腳接FPGA電路，集成電路Ul I的6腳接插座J3的I腳、7腳接插座J3的2腳、8腳接5V電源、I腳和2腳以及3腳和4腳接FPGA電路，集成電路U12的6腳接插座J4的I腳、7腳接插座J4的2腳、8腳接5V電源、I腳和2腳以及3腳和4腳接FPGA電路。
[0013]本實(shí)施例的FPGA電路由集成電路U13、晶體振蕩器Yl、插座J5連接構(gòu)成，集成電路U13的型號(hào)為EP4CE22F17C6。集成電路U13的E15腳接集成電路U12的I腳、E16腳接集成電路U12的2腳、M16腳接集成電路U12的3腳、A9腳接集成電路U12的4腳、B8腳接集成電路U9的I腳、T9腳接集成電路U9的2腳、T8腳接集成電路U9的4腳、R8腳接集成電路U9的4腳、C9腳接集成電路Ul O的I腳、BI O腳接集成電路Ul O的2腳、F9腳接集成電路Ul O的3腳、Al 5腳接集成電路UlO的4腳、All腳接集成電路Ull的I腳、B12腳接集成電路Ull的2腳、E13腳接集成電路Ull的3腳、E11腳接集成電路U11的4腳、A7腳接晶體振蕩器YI的4腳，集成電路U13的F4腳、H5腳、H14腳、Hl腳、J3腳、Gl 2腳、Hl腳、J3腳、Gl 2腳、Hl 2腳、Hl 3腳、J5腳、H3腳、J4腳、H4腳接插座J5的2?13腳，集成電路Ul 3的E3腳、G3腳、K3腳、M3腳、P4腳、P7腳、TI腳、P1腳、P13腳、T16腳、K14腳、M14腳、E14腳、G14腳、A16腳、ClO腳、C13腳、Al腳、C4腳、C7腳接3V電源，集成電路U13的L5腳、L12腳、F12腳、F5腳接2.5V電源，集成電路U13的D4腳、D13腳、N13腳、N4腳、J12腳、Mll 腳、M9 腳、KlO 腳、K9 腳、L6 腳、Kll 腳、K7 腳、J6 腳、!111腳、冊(cè)腳、610腳、69腳、68腳、67腳、66腳、Fll腳、F7腳接1.2V電源，集成電路U13的C12腳、D7腳、DlO腳、E4腳、E13腳、G4腳、G13腳、K4 腳、K13 腳、M4 腳、M13 腳、N7 腳、NlO 腳、P5 腳、P12 腳、R2 腳、R15 腳、E2 腳、H16 腳、H15 腳、C5 腳、B15腳、B2腳、611腳、]/15腳412腳45腳、]/112腳、1(6腳、1^9腳、1^10腳、1^11腳、1(12腳接地，集成電路U13的G5腳、C2腳、Cl腳、D2腳、Dl腳、H2腳、Gl腳、BI腳、J2腳、K2腳、Kl腳、LI腳、NI腳、N2腳、L4腳、P2腳、PI腳、T2腳、R4腳、N3腳、T4腳、N6腳、M6腳、P6腳接三相異步電動(dòng)機(jī)控制電路，晶體振蕩器Π的I腳接3V電源、3腳接地，插座J5的I腳接地。
[0014]本實(shí)施例的三相異步電動(dòng)機(jī)控制電路由集成電路Ul?U8、繼電器KMl?KM8、熔斷器Fl?F12連接構(gòu)成，集成電路Ul?U8的型號(hào)為CJX2-09。集成電路Ul的5腳接集成電路U13的G5腳、2腳接集成電路Ul 3的C2腳、3腳接集成電路U13的CI腳、4腳接繼電器KMl的8端、I腳和6腳接IlOV交流電，繼電器KMl的I端接繼電器KM3的3端并通過熔斷器Fl接高壓三相電的U端、2端接電動(dòng)機(jī)Ml的I腳和繼電器KM3的2端、3端接繼電器KM3的I端并通過熔斷器F3接高壓三相電的V端、4端接繼電器KM3的4端和電動(dòng)機(jī)Ml的2端、5端接繼電器KM3的5端并通過熔斷器F5接高壓三相電的W端、6端接電動(dòng)機(jī)Ml的3端和繼電器KM3的6端、7端接繼電器KM3的7端并接地，繼電器KM3的8端接集成電路U3的4腳，集成電路U3的5腳接集成電路Ul 3的D2腳、2腳接集成電路Ul3的DI腳、3腳接集成電路Ul3的H2腳、I腳和6腳接11OV交流電，集成電路U2的5腳接集成電路U13的P2腳、2腳接集成電路U13的Pl腳、3腳接集成電路U13的N3腳、4腳接繼電器KM3的8端、I腳和6腳接IlOV交流電，繼電器KM2的I端接繼電器KM4的3端并通過熔斷器F2接高壓三相電的U端、2端接電動(dòng)機(jī)M2的I腳和繼電器KM4的2端、3端接繼電器KM4的I端并通過熔斷器F4接高壓三相電的V端、4端接繼電器KM4的4端和電動(dòng)機(jī)M2的2端、5端接繼電器KM4的5端并通過熔斷器F6接高壓三相電的W端、6端接電動(dòng)機(jī)M2的3端和繼電器KM3的6端、7端接繼電器KM4的7端并接地，繼電器KM4的8端接集成電路U4的4腳，集成電路U4的5腳接集成電路Ul 3的NI腳、2腳接集成電路Ul 3的N2腳、3腳接集成電路Ul 3的L4腳、I腳和6腳接11OV交流電，集成電路U5的5腳接集成電路Ul 3的GI腳、2腳接集成電路Ul 3的BI腳、3腳接集成電路Ul 3的J2腳、4腳接繼電器KM5的8端、I腳和6腳接11OV交流電，繼電器KM5的I端接繼電器KM7的3端并通過熔斷器F7接高壓三相電的U端、2端接電動(dòng)機(jī)M3的I腳和繼電器KM7的2端、3端接繼電器KM7的I端并通過熔斷器F9接高壓三相電的V端、4端接繼電器KM7的4端和電動(dòng)機(jī)M3的2端、5端接繼電器KM7的5端并通過熔斷器Fll接高壓三相電的W端、6端接電動(dòng)機(jī)M3的3端和繼電器KM7的6端、7端接繼電器KM7的7端并接地，繼電器KM7的8端接集成電路U7的4腳，集成電路U7的5腳接集成電路U13的K2腳、2腳接集成電路U13的Kl腳、3腳接集成電路U13的LI腳、I腳和6腳接11OV交流電，集成電路U6的5腳接集成電路Ul 3的T2腳、2腳接集成電路Ul 3的R4腳、3腳接集成電路Ul 3的T4腳、4腳接繼電器KM6的8端、I腳和6腳接11OV交流電，繼電器KM6的I端接繼電器KM8的3端并通過熔斷器F8接高壓三相電的U端、2端接電動(dòng)機(jī)M4的I腳和繼電器KM8的2端、3端接繼電器KM8的I端并通過熔斷器Fl O接高壓三相電的V端、4端接繼電器KM8的4端和電動(dòng)機(jī)M4的2端、5端接繼電器KM8的5端并通過熔斷器F12接高壓三相電的W端、6端接電動(dòng)機(jī)M4的3端和繼電器KM8的6端、7端接繼電器KM8的7端并接地，繼電器KM8的8端接集成電路U8的4腳，集成電路U8的5腳接集成電路Ul 3的N6腳、2腳接集成電路Ul 3的M6腳、3腳接集成電路Ul 3的P6腳、I腳和6腳接11OV交流電。
[0015]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0016]系統(tǒng)加電，集成電路U13開始初始化工作，首先，晶體振蕩器Yl工作，從Yl的引腳4輸出時(shí)鐘信號(hào)。其次，進(jìn)行電路配置工作:4路串口的控制邏輯，即集成電路U9?U12的控制邏輯，4路三相異步電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)的控制邏輯，即集成電路U1、集成電路U2、集成電路U5、集成電路U6的控制邏輯;4路三相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)的控制邏輯，即集成電路U3、集成電路U4、集成電路U7、集成電路U8的控制邏輯。此后，電路開始正常工作。
[0017]插座J4的I腳、2腳接收到三相異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)作命令數(shù)據(jù)時(shí)，信號(hào)經(jīng)過集成電路U12電平變換，從集成電路Ul 2的I腳輸出，輸入到集成電路U13的E15腳，集成電路Ul 3檢測(cè)到有數(shù)據(jù)輸入，啟動(dòng)串口的控制邏輯，讀取從外設(shè)發(fā)送的命令數(shù)據(jù);然后，集成電路U13對(duì)命令數(shù)據(jù)處理。如果命令是三相異步電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)命令，集成電路U13啟動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)的控制邏輯，信號(hào)從集成電路U13的腳G5腳、C2腳、Cl腳輸出，輸入到集成電路Ul的5腳、2腳、3腳，從集成電路Ul的4腳輸出，輸入到繼電器KMl的8腳，此時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)開始正轉(zhuǎn)。如果命令是三相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)命令，集成電路U13啟動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)的控制邏輯，信號(hào)從集成電路Ul3的D2腳、DI腳、H2腳輸出，輸入到集成電路U3的5腳、2腳、3腳，從集成電路U3的4腳輸出，輸入到繼電器KM3的8腳，此時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)開始反轉(zhuǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于FPGA的三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制裝置，其特征在于它具有: 對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行控制的FPGA電路； 通信電路，該電路的輸出端接FPGA電路； 三相異步電動(dòng)機(jī)控制電路，該電路的輸入端接FPGA電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制裝置，其特征在于所述的FPGA電路為:集成電路U13的E15腳接集成電路U12的I腳、E16腳接集成電路U12的2腳、M16腳接集成電路Ul 2的3腳、A9腳接集成電路Ul 2的4腳、B8腳接集成電路U9的I腳、T9腳接集成電路U9的2腳、T8腳接集成電路U9的4腳、R8腳接集成電路U9的4腳、C9腳接集成電路Ul O的I腳、BlO腳接集成電路UlO的2腳、F9腳接集成電路UlO的3腳、A15腳接集成電路UlO的4腳、Al I腳接集成電路Ul I的I腳、BI 2腳接集成電路Ul I的2腳、E13腳接集成電路Ul I的3腳、E11腳接集成電路Ul I的4腳、A7腳接晶體振蕩器Yl的4腳，集成電路U13的F4腳、H5腳、H14腳、Hl腳、J3腳、G12腳、Hl腳、J3腳、G12腳、Hl 2腳、Hl 3腳、J5腳、H3腳、J4腳、H4腳接插座J5的2?13腳，集成電路U13的E3腳、G3腳、K3腳、M3腳、P4腳、P7腳、Tl腳、PlO腳、P13腳、T16腳、K14腳、M14腳、E14腳、G14腳、A16腳、ClO腳、C13腳、Al腳、C4腳、C7腳接3V電源，集成電路U13的L5腳、L12腳、F12腳、F5腳接2.5V電源，集成電路U13的D4腳、D13腳、N13腳、N4腳、J12腳、Mll腳、M9腳、KlO 腳、K9 腳、L6 腳、Kll 腳、K7 腳、J6 腳、Hll 腳、H6 腳、GlO 腳、G9 腳、G8 腳、G7 腳、G6 腳、FlWP、F7腳接1.2V電源，集成電路U13的C12腳、D7腳、DlO腳、E4腳、E13腳、G4腳、G13腳、K4腳、K13腳、M4腳、M13腳、N7腳、NI O腳、P5腳、P12腳、R2腳、Rl 5腳、E2腳、Hl 6腳、Hl 5腳、C5腳、BI 5腳、B2腳、Gll腳、M5腳、E12腳、E5腳、M12腳、K6腳、L9腳、LlO腳、Lll腳、K12腳接地，集成電路U13的G5腳接集成電路UI的5腳、C2腳接集成電路UI的2腳、Cl腳接集成電路UI的3腳、D2腳接集成電路U3的5腳、DI腳接集成電路U3的2腳、H2腳接集成電路U3的3腳、GI腳接集成電路U5的5腳、BI腳接集成電路U5的2腳、J2腳接集成電路U5的3腳、K2腳接集成電路U7的5腳、Kl腳接集成電路U7的2腳、LI腳接集成電路U7的3腳、NI腳接集成電路U2的5腳、N2腳接集成電路U2的2腳、L4腳接集成電路U2的3腳、P2腳接集成電路1]4的5腳、Pl腳接集成電路U4的2腳、T2腳接集成電路U4的3腳、R4腳接集成電路U6的5腳、N3腳接集成電路U6的2腳、T4腳接集成電路U6的3腳、N6腳接集成電路U8的5腳、M6腳接集成電路U2的2腳、P6腳接集成電路U8的3腳，晶體振蕩器Yl的I腳接3V電源、3腳接地，插座J5的I腳接地，集成電路U13的型號(hào)為EP4CE22F17C6，集成電路Ul?U8的型號(hào)為CJX2-09。
【文檔編號(hào)】H02P1/40GK205725533SQ201620399186
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】趙鵬, 趙宣銘, 馮博
【申請(qǐng)人】榆林學(xué)院