專利名稱：一種車用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁同步 電機(jī)控制領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種車用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，常用的電機(jī)控制系統(tǒng)方式有很多種，具體包括(1)采用DSP(DigitalSignal Processing,數(shù)字信號(hào)處理器)為核心的電機(jī)控制系統(tǒng)；(2)采用FPGA (Field —Programmable Gate Array,可編程邏輯器件)為核心的電機(jī)控制系統(tǒng)；(3)采用單片機(jī)為核心的電機(jī)控制系統(tǒng)；(4)采用單片機(jī)和DSP為核心的電機(jī)控制系統(tǒng)。這些控制系統(tǒng)各有其特點(diǎn)，適用于不同的情況。例如方式I對(duì)核心器件DSP的性能要求很高，不適用I/O和功能多的復(fù)雜電機(jī)控制系統(tǒng)；方式2適用于小型的、控制簡單的電機(jī)控制器系統(tǒng)；方式3適用于功能多，但實(shí)時(shí)性不高的電機(jī)控制系統(tǒng)；方式4適用于多功能、復(fù)雜的實(shí)時(shí)電機(jī)控制系統(tǒng)。對(duì)于永磁同步電機(jī)及其控制系統(tǒng)來說，其在EV/HEV車上的應(yīng)用非常廣泛，其作為整車動(dòng)力總成系統(tǒng)的一個(gè)核心組成部分，必須保證其工作的安全性和可靠性，因此，就對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)提出了更高要求高實(shí)時(shí)性、多功能性和控制復(fù)雜性。因此，提供一種車用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，基于數(shù)字信號(hào)處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，以提高電機(jī)控制系統(tǒng)的高實(shí)時(shí)性、多功能性和控制復(fù)雜性，是領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種車用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，基于數(shù)字信號(hào)處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，以克服現(xiàn)有技術(shù)中由于不能有效提高電機(jī)控制系統(tǒng)的高實(shí)時(shí)性、多功能性和控制復(fù)雜性的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種車用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，基于數(shù)字信號(hào)處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，該系統(tǒng)包括功率模塊、永磁同步電機(jī)及固定在所述永磁同步電機(jī)上的旋轉(zhuǎn)變壓器，還包括設(shè)置在控制板上，實(shí)現(xiàn)與整車控制器HCU進(jìn)行通信、溫度檢測處理、狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷、電機(jī)矢量控制以及負(fù)責(zé)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置、三相電流、直流電流和電壓信號(hào)采集與數(shù)據(jù)處理的控制模塊；設(shè)置在驅(qū)動(dòng)板上與所述控制模塊相互電連接，接收所述控制模塊發(fā)送的信號(hào)對(duì)所述功率模塊實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，并將驅(qū)動(dòng)故障信號(hào)反饋給所述控制模塊的驅(qū)動(dòng)模塊；所述驅(qū)動(dòng)板設(shè)置在所述功率模塊上，并與所述功率模塊的針腳有電氣連接；分別與所述控制模塊和所述驅(qū)動(dòng)模塊相連接，為所述控制模塊和所述驅(qū)動(dòng)模塊提供控制和驅(qū)動(dòng)電源的電源模塊；
分別與所述控制模塊和所述功率模塊相連接，對(duì)系統(tǒng)的電流、電壓及溫度進(jìn)行檢測的傳感器組；所述傳感器組包括電流傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器；所述永磁同步電機(jī)采用旋轉(zhuǎn)變壓器來檢測轉(zhuǎn)子的位置。所述旋轉(zhuǎn)變壓器檢測到的轉(zhuǎn)子位置正弦信號(hào)和余弦信號(hào)發(fā)送給所述控制模塊，得到轉(zhuǎn)子的位置。其中，所述控制模塊包括作為主控芯片的數(shù)字信號(hào)處理器DSP ；
與所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP通過總線進(jìn)行信號(hào)連接，協(xié)助所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP管理外部設(shè)備的可編程邏輯器件CPLD ；與所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP通過總線進(jìn)行信號(hào)連接，對(duì)所述永磁同步電機(jī)進(jìn)行旋變解碼，并接收旋變解碼控制信號(hào)的旋變解碼信號(hào)電路；與所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP通過總線進(jìn)行信號(hào)連接，并與所述可編程邏輯器件CPLD信號(hào)連接，接收直流電壓故障信號(hào)的直流電壓檢測處理電路；與所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP通過總線進(jìn)行信號(hào)連接，并與所述可編程邏輯器件CPLD信號(hào)連接，接收電流故障信號(hào)的電流檢測處理電路；與所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP相連接，接收所述溫度傳感器所感知的系統(tǒng)溫度的溫度檢測處理電路；與所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP通過專用串行外圍接口 SPI相連接，對(duì)所述系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的電可擦除可編程存儲(chǔ)器EEPR0M。其中，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括與所述電源模塊相連接，為所述驅(qū)動(dòng)模塊提供控制和驅(qū)動(dòng)電源的電源電路；與所述控制模塊和所述功率模塊及所述電源電路相連接，對(duì)所述系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和保護(hù)的驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路。其中，所述傳感器組包括直流電壓傳感器、直流電流傳感器、永磁同步電機(jī)定子的三相電流傳感器和溫度傳感器。其中，所述溫度傳感器包括兩個(gè)永磁同步電機(jī)的定子溫度傳感器、功率模塊溫度傳感器、電路板PCB溫度傳感器、永磁同步電機(jī)控制器IPU的冷卻液溫度傳感器和IPU的散熱器底板溫度傳感器。其中，所述電流傳感器包括用于檢測永磁同步電機(jī)定子三相電流和永磁同步電機(jī)控制器IPU直流母線電流，所述電流傳感器檢測的電流信號(hào)經(jīng)過所述電流檢測處理電路后送至所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換、計(jì)算后獲得采樣電流值。其中，所述電壓傳感器檢測到的永磁同步電機(jī)逆變器的直流母線電壓信號(hào)經(jīng)過所述直流電壓檢測處理電路后送至所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換、計(jì)算后獲得采樣電壓值。優(yōu)選的，所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP為32位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812。優(yōu)選的，所述電可擦除可編程存儲(chǔ)器EEPROM通過專用串行外圍接口 SPI總線與所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP相連，用來保存所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP運(yùn)算過程中的結(jié)果和數(shù)據(jù)。經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開了一種車用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，基于數(shù)字信號(hào)處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，該系統(tǒng)包括功率模塊、永磁同步電機(jī)及固定在所述永磁同步電機(jī)上的旋轉(zhuǎn)變壓器，還包括控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、傳感器組及電源模塊，控制模塊中包括數(shù)字信號(hào)處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，采用數(shù)字信號(hào)處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD作為硬件主構(gòu)架，其中數(shù)字信號(hào)處理器DSP為主控芯片，實(shí)現(xiàn)與整車控制器HCU進(jìn)行通信、溫度檢測處理、狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷、電機(jī)矢量控制以及負(fù)責(zé)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置、三相電流、直流電流和電壓信號(hào)采集與數(shù)據(jù)處理；復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD能并行處理數(shù)字信號(hào)處理器DSP對(duì)外設(shè)的大量邏輯與、或、非運(yùn)算，快速實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多外設(shè)的尋址、譯碼、使能控制，這種同時(shí)運(yùn)用DSP芯片和可編程器件CPLD共同對(duì)電機(jī)實(shí)施控制的方式，既可以發(fā)揮DSP計(jì)算能力強(qiáng)，又可利用CPLD并行邏輯運(yùn)算快速的特點(diǎn)，達(dá)到提高電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算能力，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種車用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開的車用永磁同步電機(jī)控制原理框圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例公開的數(shù)字信號(hào)處理器DSP電路原理框圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例公開的復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD電路原理框圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例公開的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的控制及驅(qū)動(dòng)電路原理框圖。
具體實(shí)施例方式為了引用和清楚起見，下文中使用的技術(shù)名詞的說明、簡寫或縮寫總結(jié)如下CPLD (Complex Programmable Logic Device,復(fù)雜可編程邏輯器件)，是從 PAL 和GAL器件發(fā)展出來的器件，相對(duì)而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍，是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過下載電纜將代碼傳送至目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本申請(qǐng)公開了一種車用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，基于數(shù)字信號(hào)處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，該系統(tǒng)包括功率模塊、永磁同步電機(jī)及固定在電機(jī)上的旋轉(zhuǎn)變壓器，還包括控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、傳感器組及電源模塊，采用DSP和CPLD作為硬件主構(gòu)架，其中DSP為主控芯片，實(shí)現(xiàn)與整車控制器HCU進(jìn)行通信、溫度檢測處理、狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷等；CPLD能并行處理DSP對(duì)外設(shè)的大量邏輯與、或、非運(yùn)算，快速實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多外設(shè)的尋址、譯碼、使能控制，這種同時(shí)運(yùn)用DSP和CPLD共同對(duì)電機(jī)實(shí)施控制的方式，既可以發(fā)揮DSP計(jì)算能力強(qiáng)，又可利用CPLD并行邏輯運(yùn)算快速的特點(diǎn)，達(dá)到提高電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算能力，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制。請(qǐng)參閱附圖1，為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種車用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體本發(fā)明實(shí)施例公開了一種車用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，基于數(shù)字信號(hào)處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，該系統(tǒng)包括功率模塊I、永磁同步電機(jī)2及固定在永磁同步電機(jī)2上的旋轉(zhuǎn)變壓器3，還包括設(shè)置在控制板4上，實(shí)現(xiàn)與整車控制器HCU進(jìn)行通信、溫度檢測處理、狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷、電機(jī)矢量控制以及負(fù)責(zé)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置、三相電流、直流電流和電壓信號(hào)采集與數(shù)據(jù)處理的控制模塊5 ;設(shè)置在驅(qū)動(dòng)板6上與控制模塊5相互電連接，接收控制模塊5發(fā)送的信號(hào)對(duì)功率模塊I實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，并將驅(qū)動(dòng)故障信號(hào)反饋給控制模塊5的驅(qū)動(dòng)模塊7 ;驅(qū)動(dòng)板6設(shè)置在功率模塊I上，并與功率模塊I的針腳有電氣連接；分別與控制模塊5和驅(qū)動(dòng)模塊6相連接，為控制模塊5和驅(qū)動(dòng)模塊6提供控制和驅(qū)動(dòng)電源的電源模塊8 ;分別與控制模塊5和功率模塊I相連接，對(duì)系統(tǒng)的電流、電壓及溫度進(jìn)行檢測的傳感器組9。上述傳感器組9包括電流傳感器91、電壓傳感器92和溫度傳感器93 ;永磁同步電 機(jī)采用旋轉(zhuǎn)變壓器來檢測轉(zhuǎn)子的位置。所述旋轉(zhuǎn)變壓器檢測到的轉(zhuǎn)子位置正弦信號(hào)和余弦信號(hào)發(fā)送給所述控制模塊，得到轉(zhuǎn)子的位置。具體的，請(qǐng)參閱附圖2，為本發(fā)明實(shí)施例公開的車用永磁同步電機(jī)控制原理框圖，上述控制模塊包括作為主控芯片的數(shù)字信號(hào)處理器DSP ;與DSP通過總線進(jìn)行信號(hào)連接，協(xié)助DSP管理外部設(shè)備的可編程邏輯器件CPLD ;與DSP通過總線進(jìn)行信號(hào)相連接，對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行旋變解碼，并接收旋變解碼控制信號(hào)的旋變解碼信號(hào)電路；與DSP通過總線進(jìn)行信號(hào)相連接，并與CPLD信號(hào)連接，接收直流電壓故障信號(hào)的直流電壓檢測處理電路；與DSP通過總線進(jìn)行信號(hào)相連接，并與CPLD信號(hào)連接，接收電流故障信號(hào)的電流檢測處理電路；與DSP相連接，接收溫度傳感器所感知的系統(tǒng)溫度的溫度檢測處理電路；與DSP通過專用串行外圍接口 SPI相連接，對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的電可擦除可編程存儲(chǔ)器EEPR0M?？刂颇K的主控芯片DSP具有與整車控制器HCU進(jìn)行通信、溫度檢測處理、狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷、電機(jī)矢量控制以及負(fù)責(zé)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置、三相電流、直流電流和電壓等信號(hào)采集與數(shù)據(jù)處理等功能。請(qǐng)參閱附圖3，為本發(fā)明實(shí)施例公開的數(shù)字信號(hào)處理器DSP電路原理框圖，具體包括I個(gè)CAN模塊，進(jìn)行與整車控制器進(jìn)行通信，接收整車控制信號(hào)。同時(shí)將永磁同步電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)發(fā)送給整車控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)控制器IPU系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷。GPIO模塊，與CPLD進(jìn)行通信的通用輸入輸出接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)主控芯片外部設(shè)備的訪問，包括讀、寫、片選等操作。ADC模塊，將溫度傳感檢測處理電路的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到采樣信號(hào)的數(shù)字值。SPI模塊，主控芯片DSP通過專用串行外圍接口(SPI)與EEPROM相連，用來保存主控芯片DSP運(yùn)算過程中的結(jié)果和數(shù)據(jù)等。PWM模塊，主控芯片DSP通過PWM模塊產(chǎn)生的PWM信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路去驅(qū)動(dòng)功率模塊。
SCI串行通信模塊，用于與其它異步通信設(shè)備或控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。時(shí)鐘模塊，通過對(duì)外接的晶振進(jìn)行鎖相、倍頻，得到系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)。電源管理模塊，檢測片內(nèi)電壓，以保證DSP在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)正常工作，并進(jìn)行上電及下電時(shí)序管理?？刂颇K具有2路CAN通信，其中一路CAN為主控芯片DSP2812自帶，用來同整車控制器HCU進(jìn)行通信。另一路，通過片外CAN通信電路與DSP的GPIO 口相連實(shí)現(xiàn)DSP與外部設(shè)備的CAN通信，用來實(shí)現(xiàn)DSP的程序燒寫、電機(jī)控制系統(tǒng)的參數(shù)標(biāo)定等功能。優(yōu)選的，請(qǐng)參閱附圖4，為本發(fā)明實(shí)施例公開的復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD電路原理框圖。控制模塊的可編程邏輯器件CPLD通過其I/O端口對(duì)外部CAN電路、外部RAM電路、外部D/A轉(zhuǎn)換電路、直流電壓檢測處理電路、電流檢測處理電路、旋變解碼信號(hào)電路的片選及控制信號(hào)、故障信號(hào)(包括驅(qū)動(dòng)故障信號(hào)、電壓故障信號(hào)、電流故障信號(hào))的譯碼和邏輯運(yùn) 算，實(shí)現(xiàn)DSP對(duì)片外資源(RAM、CAN、旋變等)的訪問控制和電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行故障信號(hào)的檢測與處理，使得主控芯片DSP能完成復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制，提高主控芯片DSP的快速運(yùn)算處理能力。優(yōu)選的，主控芯片數(shù)字信號(hào)處理器DSP為TI公司性能強(qiáng)大的32位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器 TMS320F2812。優(yōu)選的，控制模塊的電可擦除可編程存儲(chǔ)器EEPROM通過專用SPI總線與主控芯片DSP相連，用來保存主控芯片DSP運(yùn)算過程中的結(jié)果和數(shù)據(jù)等。針對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)中主控芯片的外部資源豐富(I/O數(shù)量多)的特點(diǎn)，本發(fā)明采用了可編程邏輯器件CPLD來協(xié)助DSP管理外設(shè)。CPLD能并行處理DSP對(duì)外設(shè)的大量邏輯與、或、非運(yùn)算，快速實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多外設(shè)的尋址、譯碼、使能控制等。CPLD通過其I/O端口對(duì)外部CAN電路、外部RAM電路、外部D/A轉(zhuǎn)換電路、直流電壓檢測處理電路、電流檢測處理電路、旋變解碼信號(hào)電路的片選及控制信號(hào)、故障信號(hào)(包括驅(qū)動(dòng)故障信號(hào)、電壓故障信號(hào)、電流故障信號(hào))的譯碼和邏輯運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)DSP對(duì)片外資源(RAM、CAN、旋變等)的訪問控制和電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行故障信號(hào)的檢測與處理。這種同時(shí)運(yùn)用DSP芯片和可編程器件CPLD共同對(duì)電機(jī)實(shí)施控制的方式，既可以發(fā)揮DSP計(jì)算能力強(qiáng)，又可利用CPLD并行邏輯運(yùn)算快速的特點(diǎn)，達(dá)到提高電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算能力，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制。
具體實(shí)施方式
為CPLD通過其I/O端口對(duì)外部CAN電路、外部RAM電路、外部D/A轉(zhuǎn)換電路、直流電壓檢測處理電路、電流檢測處理電路、旋變解碼信號(hào)電路的片選及控制信號(hào)、故障信號(hào)(包括驅(qū)動(dòng)故障信號(hào)、電壓故障信號(hào)、電流故障信號(hào))的譯碼和邏輯運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)DSP對(duì)片外資源(RAM、CAN、旋變等)的訪問控制和電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行故障信號(hào)的檢測與處理，從而使DSP能夠完成復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制，提高DSP系統(tǒng)的快速運(yùn)算處理能力。本發(fā)明中，控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模塊包括電源電路、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路、功率模塊。其中電源電路為驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路提供控制和驅(qū)動(dòng)電源，主控芯片DSP發(fā)送的PWM信號(hào)經(jīng)過驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路后驅(qū)動(dòng)功率模塊。驅(qū)動(dòng)故障信號(hào)經(jīng)過驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路后送至可編程邏輯器件CPLD,再送至DSP以進(jìn)行相應(yīng)故障處理。圖5為永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的控制及驅(qū)動(dòng)電路板原理框圖?？刂瓢搴万?qū)動(dòng)板的電路原理框圖各部分已經(jīng)在上面的圖2至圖4中給予了說明，在此不再重復(fù)描述。綜上所述本發(fā)明公開了一種車用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，基于數(shù)字信號(hào)處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，該系統(tǒng)包括功率模塊、永磁同步電機(jī)及固定在所述永磁同步電機(jī)上的旋轉(zhuǎn)變壓器，還包括控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、傳感器組及電源模塊，控制模塊中包括數(shù)字信號(hào)處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，采用數(shù)字信號(hào)處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD作為硬件主構(gòu)架，其中數(shù)字信號(hào)處理器DSP為主控芯片，實(shí)現(xiàn)與整車控制器HCU進(jìn)行通信、溫度檢測處理、狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷、電機(jī)矢量控制以及負(fù)責(zé)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置、三相電流、直流電流和電壓信號(hào)采集與數(shù)據(jù)處理；復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD能并行處理數(shù)字信號(hào)處理器DSP對(duì)外設(shè)的大量邏輯與、或、非運(yùn)算，快速實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多外設(shè)的尋址、譯碼、使能控制，這種同時(shí)運(yùn)用DSP芯片和可編程器件CPLD共同對(duì)電機(jī)實(shí)施控制的方式，既可以發(fā)揮DSP計(jì)算能力強(qiáng)，又可利用CPLD并行邏輯運(yùn)算快速的特點(diǎn)，達(dá)到提高電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算能力，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種車用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，基于數(shù)字信號(hào)處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，該系統(tǒng)包括功率模塊、永磁同步電機(jī)及固定在所述永磁同步電機(jī)上的旋轉(zhuǎn)變壓器，還包括 設(shè)置在控制板上，實(shí)現(xiàn)與整車控制器HCU進(jìn)行通信、溫度檢測處理、狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷、電機(jī)矢量控制以及負(fù)責(zé)所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置、三相電流、直流電流和電壓信號(hào)采集與數(shù)據(jù)處理的控制模塊； 設(shè)置在驅(qū)動(dòng)板上與所述控制模塊相互電連接，接收所述控制模塊發(fā)送的信號(hào)對(duì)所述功率模塊實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，并將驅(qū)動(dòng)故障信號(hào)反饋給所述控制模塊的驅(qū)動(dòng)模塊； 所述驅(qū)動(dòng)板設(shè)置在所述功率模塊上，并與所述功率模塊的針腳有電氣連接； 分別與所述控制模塊和所述驅(qū)動(dòng)模塊相連接，為所述控制模塊和所述驅(qū)動(dòng)模塊提供控制和驅(qū)動(dòng)電源的電源模塊； 分別與所述控制模塊和所述功率模塊相連接，對(duì)系統(tǒng)的電流、電壓及溫度進(jìn)行檢測的傳感器組； 所述傳感器組包括電流傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器； 所述永磁同步電機(jī)采用旋轉(zhuǎn)變壓器來檢測轉(zhuǎn)子的位置，所述旋轉(zhuǎn)變壓器檢測到的轉(zhuǎn)子位置正弦信號(hào)和余弦信號(hào)發(fā)送給所述控制模塊，得到轉(zhuǎn)子的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括 作為主控芯片的數(shù)字信號(hào)處理器DSP ； 與所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP通過總線進(jìn)行信號(hào)連接，協(xié)助所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP管理外部設(shè)備的可編程邏輯器件CPLD ； 與所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP通過總線進(jìn)行信號(hào)連接，對(duì)所述永磁同步電機(jī)進(jìn)行旋變解碼，并接收旋變解碼控制信號(hào)的旋變解碼信號(hào)電路； 與所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP通過總線進(jìn)行信號(hào)連接，并與所述可編程邏輯器件CPLD信號(hào)連接，接收直流電壓故障信號(hào)的直流電壓檢測處理電路； 與所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP通過總線進(jìn)行信號(hào)連接，并與所述可編程邏輯器件CPLD信號(hào)連接，接收電流故障信號(hào)的電流檢測處理電路； 與所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP相連接，接收所述溫度傳感器所感知的系統(tǒng)溫度的溫度檢測處理電路； 與所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP通過專用串行外圍接口 SPI相連接，對(duì)所述系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的電可擦除可編程存儲(chǔ)器EEPROM。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括 與所述電源模塊相連接，為所述驅(qū)動(dòng)模塊提供控制和驅(qū)動(dòng)電源的電源電路； 與所述控制模塊和所述功率模塊及所述電源電路相連接，對(duì)所述系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和保護(hù)的驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器組包括直流電壓傳感器、直流電流傳感器、永磁同步電機(jī)定子的三相電流傳感器和溫度傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度傳感器包括兩個(gè)永磁同步電機(jī)的定子溫度傳感器、功率模塊溫度傳感器、電路板PCB溫度傳感器、永磁同步電機(jī)控制器IPU的冷卻液溫度傳感器和IPU的散熱器底板溫度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電流傳感器包括用于檢測永磁同步電機(jī)定子三相電流和永磁同步電機(jī)控制器IPU直流母線電流，所述電流傳感器檢測的電流信號(hào)經(jīng)過所述電流檢測處理電路后送至所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換、計(jì)算后獲得采樣電流值。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓傳感器檢測到的永磁同步電機(jī)逆變器的直流母線電壓信號(hào)經(jīng)過所述直流電壓檢測處理電路后送至所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換、計(jì)算后獲得采樣電壓值。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP為32位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電可擦除可編程存儲(chǔ)器EEPROM通過專用串行外圍接口 SPI總線與所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP相連，用來保存所述數(shù)字信號(hào)處理器DSP運(yùn)算過程中的結(jié)果和數(shù)據(jù)。
全文摘要
本申請(qǐng)公開了一種車用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，基于數(shù)字信號(hào)處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，該系統(tǒng)包括功率模塊、永磁同步電機(jī)及固定在電機(jī)上的旋轉(zhuǎn)變壓器，還包括控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、傳感器組及電源模塊，采用DSP和CPLD作為硬件主構(gòu)架，其中DSP為主控芯片，實(shí)現(xiàn)與整車控制器HCU進(jìn)行通信、溫度檢測處理、狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷等；CPLD能并行處理DSP對(duì)外設(shè)的大量邏輯與、或、非運(yùn)算，快速實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多外設(shè)的尋址、譯碼、使能控制，這種同時(shí)運(yùn)用DSP和CPLD共同對(duì)電機(jī)實(shí)施控制的方式，既可以發(fā)揮DSP計(jì)算能力強(qiáng)，又可利用CPLD并行邏輯運(yùn)算快速的特點(diǎn)，達(dá)到提高電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算能力，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制。
文檔編號(hào)H02P6/08GK102904504SQ201210430799
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者滕波, 賈俊玲, 鄭碧紅 申請(qǐng)人:重慶長安汽車股份有限公司, 重慶長安新能源汽車有限公司