專利名稱：一種智能型飛輪儲能器控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能量存儲系統(tǒng)的控制裝置，主要應(yīng)用于磁懸浮飛輪儲能器 的控制和狀態(tài)監(jiān)視。
背景技術(shù)：
目前，國外的磁懸浮飛輪儲能器控制系統(tǒng)由IGBT功率變換模塊、功率變換 模塊控制器、數(shù)據(jù)采集模塊、人機接口模塊和磁懸浮模塊控制器組成。儲能器 的控制功能由功率變換模塊控制器和磁懸浮模塊控制器共同完成。但是這種架 構(gòu)存在如下缺陷傳感器輸出的數(shù)據(jù)由磁懸浮模塊控制器采集，IGBT功率變換 電路則由功率變換模塊控制器控制，因此，在硬件上需要一個高速的通信電路， 以維持兩個控制器之間實時通信；在軟件上需要額外的程序以協(xié)調(diào)兩個控制器 可靠的通信；缺少通信接口模塊，不能夠同其他的系統(tǒng)(如個人計算機、工業(yè) 計算機)進行通信。 發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有控制系統(tǒng)存在的缺陷，本發(fā)明設(shè)計了一種控制系統(tǒng)架構(gòu)方案， 該架構(gòu)方案不但能對飛輪儲能器進行實時監(jiān)控，而且還具有同其他系統(tǒng)進行通 信的多種通信接口。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種磁懸浮飛輪儲能器控制系統(tǒng)，具有作為核心的集成了 ARM芯片的控制板，在控制板上設(shè)置有專用通信 接口、 RS485接口、數(shù)據(jù)采集接口、開關(guān)量和模擬量接口及通用通信接口，在開 關(guān)量和模擬量接U通過數(shù)據(jù)芯線對應(yīng)連接磁懸浮控制模塊和逆變器，磁懸浮控制模塊連接轉(zhuǎn)子位置傳感器。用逆變器替代IGBT功率變換模塊和功率變換模塊 控制器，并提供開關(guān)量和模擬量接口；磁懸浮模塊控制器和磁懸浮電路及轉(zhuǎn)子 位置傳感器構(gòu)成獨立的子系統(tǒng)，并提供開關(guān)量接口，磁懸浮模塊控制器采集轉(zhuǎn) 子位置傳感器的數(shù)據(jù)，根據(jù)控制器中軟件算法控制轉(zhuǎn)子懸浮于恰當(dāng)?shù)奈恢?；?加一個控制板，該控制板上集成了S3C2410ARM芯片及開關(guān)量接口、模擬量接 口、數(shù)據(jù)采集接口和通信接口，以實現(xiàn)實時控制、數(shù)據(jù)采集、人機交互和通信 等功能。進一步地所述專用通信接口通過數(shù)據(jù)芯線連接人機接口模塊。進一步地所述數(shù)據(jù)采集接口通過數(shù)據(jù)芯線連接電壓傳感器、電流傳感器 及速度傳感器。再進步地所述開關(guān)量和模擬量接口與磁懸浮控制模塊和逆變器之間連 接的數(shù)據(jù)芯線為帶屏蔽層的五芯線；所述專用通信接口與人機接口模塊之間連 接的數(shù)據(jù)芯線為帶屏蔽層的二芯雙絞線；所述通用通信接口采用24芯排線于控 制板并行通信；所述RS485接口采用九芯D型連接器，使用帶屏蔽層的三芯連 接線。更進一步地所述ARM芯片為S3C2410ARM芯片。本發(fā)明通過將逆變器替代IGBT功率變換模塊和功率變換模塊控制器，并提 供開關(guān)量和模擬量接口 ，磁懸浮模塊控制器和磁懸浮電路及轉(zhuǎn)子位置傳感器構(gòu) 成獨立的子系統(tǒng)，并提供開關(guān)量接口，磁懸浮模塊控制器采集轉(zhuǎn)子位置傳感器 的數(shù)據(jù)，根據(jù)控制器中軟件算法控制轉(zhuǎn)子懸浮于恰當(dāng)?shù)奈恢?；增加一個控制板， 該控制板上集成了S3C2410ARM芯片及開關(guān)量接口、模擬量接口、數(shù)據(jù)采集接 口和通信接口，以實現(xiàn)實時控制、數(shù)據(jù)采集、人機交互和通信等功能。新增的控制板通過開關(guān)量接口實現(xiàn)對逆變器和磁懸浮模塊控制器的起?？?制，通過數(shù)據(jù)采集接口獲得傳感器的輸入信息，根據(jù)ARM芯片內(nèi)部算法輸出控 制信號，將控制信號輸入到逆變器的模擬量輸入端，實現(xiàn)對逆變器輸出頻率的控制，通過專用通信接口實現(xiàn)與人機接口模塊的通信，通過RS485接口或通用 通信接口卡與其他系統(tǒng)進行通信。本發(fā)明的有益效果是，將控制系統(tǒng)中的各主要電路模塊化、系統(tǒng)化，進行 統(tǒng)一控制，并通過通信接口實現(xiàn)與其他系統(tǒng)進行通信。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是專用通信接口插座連線圖。 圖l中l(wèi).控制板，2.人機接UI模塊，3.專用通信接口， 4.RS485接口， 5數(shù)據(jù)采 集接口， 6.開關(guān)量、模擬量接口， 7.通用通信接口， 8.電壓傳感器，9.電流傳 感器，10.速度傳感器，ll.磁懸浮控制模塊，12.逆變器，13.轉(zhuǎn)子位置傳感器。 圖2中14.緊固螺栓插孔，15.V+插孔，16.D+插孔，17.屏蔽線插孔，18.D-插孔， 19.V-插孔，20.與上述插孔對應(yīng)的管腳，插入控制板上對應(yīng)的插孔中。
具體實施方式
如圖1所示的一種磁懸浮飛輪儲能器控制系統(tǒng)，具有作為核心的集成了 S3C2410ARM芯片的控制板1，在控制板1上設(shè)置有專用通信接口 3、 RS485接 口4、數(shù)據(jù)采集接口5、開關(guān)量和模擬量接口 6及通用通信接口 7，開關(guān)量和模 擬量接口 6通過數(shù)據(jù)芯線對應(yīng)連接磁懸浮控制模塊11和逆變器12，磁懸浮控制 模塊11連接轉(zhuǎn)子位置傳感器13。專用通信接口 3通過數(shù)據(jù)芯線連接人機接口模塊2，數(shù)據(jù)采集接口 5通過數(shù)據(jù)芯線連接電壓傳感器8、電流傳感器9及速度傳 感器10。每根線的定義同圖2中管腳的對應(yīng)關(guān)系為電源線V+對應(yīng)管腳號15、電 源線V-對應(yīng)管腳號19、信號線D+對應(yīng)管腳號16、信號線D-對應(yīng)管腳號18、屏 蔽層與屏蔽線連接對應(yīng)管腳號17。數(shù)據(jù)采集接U 5需要的傳感器類型2線制 傳感器輸出4 20毫安的電流信號;速度傳感器10輸出脈沖信號，高電平為+5V， 低電平為OV，信號線為帶屏蔽層的二芯雙絞線。開關(guān)量、模擬量接口6與磁懸 浮控制模塊11和逆變器12的連接線為帶屏蔽層的二芯雙絞線，開關(guān)量信號高 電平為+ 24V，低電平為OV，模擬量信號為4一20毫安電流信號。RS485接口4 采用九芯D型連接器，使用帶屏蔽層的三芯連接線。通用通信接口7采用24芯 排線于控制板并行通信。
權(quán)利要求
1.一種磁懸浮飛輪儲能器控制系統(tǒng)，其特征是具有作為核心的集成了ARM芯片的控制板(1)，在控制板(1)上設(shè)置有專用通信接口(3)、RS485接口(4)、數(shù)據(jù)采集接口(5)、開關(guān)量和模擬量接口(6)及通用通信接口(7)，開關(guān)量和模擬量接口(6)通過數(shù)據(jù)芯線對應(yīng)連接磁懸浮控制模塊(11)和逆變器(12)，磁懸浮控制模塊(11)連接轉(zhuǎn)子位置傳感器(13)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮飛輪儲能器控制系統(tǒng)，其特征是所述專 用通信接口 (3)通過數(shù)據(jù)芯線連接人機接口模塊(2)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮飛輪儲能器控制系統(tǒng)，其特征是所述數(shù) 據(jù)采集接口 (5)通過數(shù)據(jù)芯線連接電壓傳感器(8)、電流傳感器(9)及速度 傳感器(10)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮飛輪儲能器控制系統(tǒng)，其特征是所述開 關(guān)量和模擬量接口 (6)與磁懸浮控制模塊(11)和逆變器(12)之間連接的數(shù) 據(jù)芯線為帶屏蔽層的五芯線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮飛輪儲能器控制系統(tǒng)，其特征是所述專 用通信接口 (3)與人機接口模塊(2)之間連接的數(shù)據(jù)芯線為帶屏蔽層的二芯 雙絞線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮飛輪儲能器控制系統(tǒng)，其特征是所述通 用通信接口 (7)采用24芯排線于控制板并行通信。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮飛輪儲能器控制系統(tǒng)，其特征是:所述RS485 接口 (4)采用九芯D型連接器，使用帶屏蔽層的三芯連接線。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮飛輪儲能器控制系統(tǒng)，其特征是所述 ARM芯片為S3C2410 ARM芯片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能量存儲系統(tǒng)的控制裝置，主要應(yīng)用于磁懸浮飛輪儲能器的控制和狀態(tài)監(jiān)視。一種磁懸浮飛輪儲能器控制系統(tǒng)，具有作為核心的集成了ARM芯片的控制板，在控制板上設(shè)置有專用通信接口、RS485接口、數(shù)據(jù)采集接口、開關(guān)量和模擬量接口及通用通信接口，在開關(guān)量和模擬量接口通過數(shù)據(jù)芯線對應(yīng)連接磁懸浮控制模塊和逆變器，磁懸浮控制模塊連接轉(zhuǎn)子位置傳感器。本發(fā)明的有益效果是，將控制系統(tǒng)中的各主要電路模塊化、系統(tǒng)化，進行統(tǒng)一控制，并通過通信接口實現(xiàn)與其他系統(tǒng)進行通信。
文檔編號G05B19/04GK101620423SQ20091003181
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者張錦程, 李文圣, 王文杰 申請人:蘇州菲萊特能源科技有限公司