專(zhuān)利名稱(chēng)：多電機(jī)集群驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合動(dòng)力挖掘機(jī)上的多電機(jī)的集群驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)
背景技術(shù)：
由于混合動(dòng)力挖掘機(jī)上需要的電機(jī)多，并且各個(gè)電機(jī)的工作方式均不相同，目前 國(guó)內(nèi)外相類(lèi)似的產(chǎn)品中都是對(duì)每個(gè)的電機(jī)采用獨(dú)立的控制電路和驅(qū)動(dòng)電路，電路冗余多， 集成度不高，硬件成本高，所占體積大，重量重，且對(duì)電機(jī)的精確控制度不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)多電機(jī)集群控制的低成本、體積小、重量輕，并且對(duì)電 機(jī)的精確控制度高的技術(shù)。該多電機(jī)的集中驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)由外圍信號(hào)接收電路，主處理器電路，緩存電路，協(xié) 處理器電路，N個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路組成，。其中外圍信號(hào)接收電路由A/D轉(zhuǎn)換電路、CAN總線收 /發(fā)電路、電機(jī)反饋處理電路這三部分電路組成A/D轉(zhuǎn)換電路可將外部的模擬控制信號(hào)轉(zhuǎn) 換成主處理電路所需要的數(shù)字信號(hào)；CAN總線收/發(fā)電路可將外部其他設(shè)備傳輸來(lái)的對(duì)相 應(yīng)電機(jī)的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成主處理電路所需要的數(shù)字信號(hào)；電機(jī)反饋處理電路可將各電機(jī)的 電流反饋和速度反饋轉(zhuǎn)換成主處理電路所需要的數(shù)字信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換電路、CAN總線收/發(fā) 電路、電機(jī)反饋處理電路分別與主處理電路連接，主處理電路連接協(xié)處理電路，協(xié)處理電路 連接N個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，緩存電路與主處理電路和協(xié)處理電路連接。主處理電路由主處理 器(DSP)、電容、電阻、晶振，I/O接口芯片，看門(mén)狗芯片、程序存儲(chǔ)芯片組成，主要使主處理 器能根據(jù)程序正常工作。緩存電路選用可讀寫(xiě)的RAM，有地址口，數(shù)據(jù)口，讀/寫(xiě)口，片選口， 提供給主處理器寫(xiě)數(shù)據(jù)地址空間和協(xié)處理器讀數(shù)據(jù)地址空間。協(xié)處理電路由協(xié)處理(MCU)、 電容、電阻、晶振，I/O接口芯片，看門(mén)狗芯片、程序存儲(chǔ)芯片組成，主要使主處理器能根據(jù)程 序正常工作。每個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由光耦，小功率驅(qū)動(dòng)芯片，大功率驅(qū)動(dòng)芯片組成，主要實(shí)現(xiàn) 強(qiáng)弱電隔離，功率放大和對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)?；旌蟿?dòng)力挖掘機(jī)上的電機(jī)主要分為三類(lèi)直流電機(jī)，三相永磁電機(jī)和發(fā)電機(jī)。對(duì)這 三類(lèi)電機(jī)需分別采用不同的控制方式，對(duì)直流電機(jī)采用脈寬調(diào)速方式，對(duì)三相永磁電機(jī)采 用變頻調(diào)速方式，對(duì)發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率調(diào)節(jié)采用勵(lì)磁電流(PWM)調(diào)節(jié)方式。主處理器接收到直流電機(jī)，三相永磁電機(jī)和發(fā)電機(jī)這三類(lèi)電機(jī)的控制信號(hào)和速 度、電流反饋信號(hào)，分別進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算處理對(duì)脈寬調(diào)速的直流電機(jī)，進(jìn)行速度反饋和電 流反饋的雙閉環(huán)控制計(jì)算，生成此電機(jī)下一步工作脈寬中的高電平時(shí)間和底電平時(shí)間，即 驅(qū)動(dòng)電路中相對(duì)應(yīng)的功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通/斷開(kāi)時(shí)間；對(duì)變頻調(diào)速的三相永磁電機(jī)，根據(jù)控 制信號(hào)、速度和電流反饋的雙閉環(huán)控制，采用三角波截取正弦波方法計(jì)算，生成生成此電機(jī) 下一步工作的A、B、c三相橋式電路中六個(gè)功率開(kāi)關(guān)管所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通/斷開(kāi)時(shí)間；對(duì)發(fā)電機(jī) 發(fā)電功率的勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)，生成控制勵(lì)磁電流功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通/斷開(kāi)時(shí)間。主處理器對(duì) 這些電機(jī)的所有功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通/斷開(kāi)時(shí)間采用統(tǒng)一的時(shí)間進(jìn)行從先到后的排序，就生成了所有電機(jī)的控制命令字。主處理器將這些控制命令字存儲(chǔ)到相應(yīng)的緩存地址中，即完 成了 一個(gè)循環(huán)周期的綜合運(yùn)算。這些控制命令字實(shí)際上是時(shí)間上的串行控制命令。協(xié)處理器的工作就是不斷讀取 緩存芯片的內(nèi)容，通過(guò)定時(shí)器中斷的方式按先后順序?qū)λ泄β书_(kāi)關(guān)管完成通斷控制，從 而實(shí)現(xiàn)對(duì)所有電機(jī)的控制。該多電機(jī)集群驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是成本低、體積小、重量輕，并且對(duì)電機(jī)的精確 控制度高。


圖1為多電機(jī)集群驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為控制命令字組成及邏輯關(guān)系圖。圖3為勵(lì)磁可調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路圖。圖4為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路圖。圖5為三相永磁同步電機(jī)(發(fā)電/電動(dòng)一體機(jī))驅(qū)動(dòng)控制電路圖
具體實(shí)施例方式主處理器芯片選用DSP，它通過(guò)相關(guān)外圍芯片接收所有電機(jī)的控制命令和所有電 機(jī)反饋信號(hào)，經(jīng)過(guò)綜合運(yùn)算生成控制命令字，刷新緩存芯片的相應(yīng)地址，并通知協(xié)處理器芯 片?？刂泼钭址譃閮刹糠郑谝徊糠值奈粩?shù)(BIT)為電機(jī)數(shù)量的四倍，每四位(半字 節(jié))對(duì)應(yīng)一個(gè)電機(jī)，如第一個(gè)四位為“0000”表示此控制命令字不控制編號(hào)為1的電機(jī)，為 “1111”表示控制編號(hào)為1的電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，“1110”表示控制編號(hào)為1的電機(jī)脈寬調(diào)速 為高電平，“1101”表示控制編號(hào)為1的電機(jī)脈寬調(diào)速為低電平，剩下的組合分別表示控制 編號(hào)為1的電機(jī)變頻調(diào)速的A，B, C三相橋的導(dǎo)通狀態(tài)；第二部分用2字節(jié)，表示此狀態(tài)的 維持時(shí)間，參見(jiàn)附圖2。以控制四個(gè)電機(jī)為例，電機(jī)編號(hào)分別為1，2，3，4。其中1號(hào)電機(jī)和2號(hào)電機(jī)是直流 電機(jī)，3號(hào)電機(jī)是勵(lì)磁可調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)，4號(hào)電機(jī)是三相永磁同步電機(jī)(發(fā)電/電動(dòng)一體機(jī))， 這三種電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路分別見(jiàn)附圖3，4，5?？刂泼钭秩缦卤?br> 序控制命令字(第一部分)控制命令字(第二部分)號(hào)電機(jī)1電機(jī)2電機(jī)3電機(jī)410000111010101000010110001100110 (58DD)21100110110100111000110000100110 (184D)31100110110101111000110000000110 (180D)o oo o oo o oo o oo o oO O O O O O O 協(xié)處理器依次讀取表中的命令控制字執(zhí)行相應(yīng)的操作，當(dāng)讀取到序號(hào)1的命令控 制字時(shí)，根據(jù)附圖2中的控制邏輯表，控制電機(jī)1不工作，控制電機(jī)2的2’斤截止，2斤’導(dǎo)
4通，控制電機(jī)3的K導(dǎo)通(見(jiàn)附圖3)，控制電機(jī)4的A，B’，C，G’截止，A’，B，C’，G導(dǎo)通，同 時(shí)將控制命令字的第二部分58DD送至協(xié)處理器內(nèi)置的定時(shí)器定時(shí)計(jì)數(shù)；當(dāng)定時(shí)器產(chǎn)生中 斷時(shí)(持續(xù)時(shí)間結(jié)束)協(xié)處理器讀取序號(hào)2的命令控制字，執(zhí)行同樣的操作。緩存芯片選用SDRAM，分上下兩個(gè)地址區(qū)，當(dāng)主處理器檢查協(xié)處理器在讀上半?yún)^(qū) 時(shí)，則刷新下半?yún)^(qū)，刷新完成后通知協(xié)處理器結(jié)束上半?yún)^(qū)的讀工作，改從下半?yún)^(qū)的入口地址 順序下讀；協(xié)處理器芯片選用MCU，它的工作就是不斷讀取緩存芯片的內(nèi)容，將控制命令字的 第一部分執(zhí)行到驅(qū)動(dòng)電路，將第二部分的狀態(tài)維持時(shí)間送入定時(shí)器。定時(shí)器設(shè)定為中斷方 式，當(dāng)中斷請(qǐng)求時(shí)對(duì)下一個(gè)控制命令字進(jìn)行同樣操作。
權(quán)利要求
多電機(jī)集群驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，包括外圍信號(hào)接收電路、主處理器電路、緩存電路、協(xié)處理器電路、N個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于外圍信號(hào)接收電路由A/D轉(zhuǎn)換電路、CAN總線收/發(fā)電路、電機(jī)反饋處理電路這三部分電路組成，A/D轉(zhuǎn)換電路、CAN總線收/發(fā)電路、電機(jī)反饋處理電路分別連接主處理器電路，主處理器電路連接協(xié)處理器電路，協(xié)處理器電路連接N個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，緩存電路連接主處理器電路和協(xié)處理器電路；主處理器接收到直流電機(jī)，三相永磁電機(jī)和發(fā)電機(jī)這三類(lèi)電機(jī)的控制信號(hào)和速度、電流反饋信號(hào)，分別進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算處理對(duì)脈寬調(diào)速的直流電機(jī)，進(jìn)行速度反饋和電流反饋的雙閉環(huán)控制計(jì)算，生成此電機(jī)下一步工作脈寬中的高電平時(shí)間和底電平時(shí)間，即驅(qū)動(dòng)電路中相對(duì)應(yīng)的功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通/斷開(kāi)時(shí)間；對(duì)變頻調(diào)速的三相永磁電機(jī)，根據(jù)控制信號(hào)、速度和電流反饋的雙閉環(huán)控制，采用三角波截取正弦波方法計(jì)算，生成生成此電機(jī)下一步工作的A、B、C三相橋式電路中六個(gè)功率開(kāi)關(guān)管所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通/斷開(kāi)時(shí)間；對(duì)發(fā)電機(jī)發(fā)電功率的勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)，生成控制勵(lì)磁電流功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通/斷開(kāi)時(shí)間；主處理器對(duì)這些電機(jī)的所有功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通/斷開(kāi)時(shí)間采用統(tǒng)一的時(shí)間進(jìn)行從先到后的排序，就生成了所有電機(jī)的控制命令字，主處理器將這些控制命令字存儲(chǔ)到相應(yīng)的緩存地址中，即完成了一個(gè)循環(huán)周期的綜合運(yùn)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多電機(jī)集群驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，其特征在于控制命令字分為兩部 分，第一部分的位數(shù)為電機(jī)數(shù)量的四倍，每四位，即半個(gè)字節(jié)，對(duì)應(yīng)一個(gè)電機(jī)，第二部分用2 字節(jié)，表示此狀態(tài)的維持時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多電機(jī)集群驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)。該多電機(jī)集群驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)由外圍信號(hào)接收電路，主處理器電路，緩存電路，協(xié)處理器電路，N個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路組成。主處理器接收到電機(jī)的控制信號(hào)和速度、電流反饋信號(hào)，分別進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算處理。對(duì)這些電機(jī)的所有功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通/斷開(kāi)時(shí)間采用統(tǒng)一的時(shí)間進(jìn)行從先到后的排序，就生成了所有電機(jī)的控制命令字。該多電機(jī)集群驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是成本低、體積小、重量輕，并且對(duì)電機(jī)的精確控制度高。
文檔編號(hào)H02P5/60GK101895242SQ201010221579
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者易振, 董玉剛 申請(qǐng)人:江麓機(jī)電科技有限公司