本發(fā)明涉及電機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)定向控制模塊。

背景技術(shù)：

參考圖1，現(xiàn)在永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)定向控制模塊中，依次利用park模塊(帕克運(yùn)算模塊)、pid調(diào)節(jié)模塊(比例積分微分調(diào)節(jié)模塊)和ipark模塊完成控制。

park模塊的輸入信號(hào)clarke_ok、ia、ib是來(lái)自前級(jí)clarke模塊(克拉克算法模塊)的輸出，分別表示：clarke模塊運(yùn)算完成信號(hào)、兩相靜止坐標(biāo)系下電機(jī)a相的電流值、兩相靜止坐標(biāo)系下電機(jī)b相的電流值。park模塊的輸入信號(hào)cordic_ok、sinθ、cosθ是來(lái)自前級(jí)cordic(坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算機(jī)算法)模塊的輸出，分別表示：cordic運(yùn)算完成信號(hào)、電角度的正弦值、電角度的余弦值。

park模塊的輸出信號(hào)park_ok、id、iq分別表示：park運(yùn)算完成信號(hào)、d軸電流值、q軸電流值。

pid調(diào)節(jié)模塊的輸出信號(hào)pid_ds、pid_qs、pid_ok分別表示：兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d軸(直軸)的電壓控制量、兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下q軸(交軸)的電壓控制量、pid運(yùn)算完成信號(hào)。

ipark模塊的輸出信號(hào)uα、uβ、ipark_ok分別表示兩相靜止坐標(biāo)下α軸的電壓控制量、β軸的電壓控制量、ipark運(yùn)算完成信號(hào)。park變換和ipark變換的公式分別公式1、公式2所示：

標(biāo)記為：公式1

標(biāo)記為：公式2

為了實(shí)現(xiàn)上述的永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)定向控制，現(xiàn)有的永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)定向控制模塊包括獨(dú)立的park模塊和ipark模塊，其中park模塊用到4個(gè)乘法器和2個(gè)加法器，ipark也用到4個(gè)乘法器和2個(gè)加法器，而且為了能夠表示較高的精度，往往需要多位寬的兩個(gè)數(shù)相乘，因此每增加一個(gè)乘法器意味著消耗大量的邏輯資源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種硬件邏輯資源消耗小的實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)定向控制的模塊。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的解決方案是：一種永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)定向控制模塊，包括pid調(diào)節(jié)模塊，還包括park_ipark復(fù)用模塊，所述park_ipark復(fù)用模塊包括輸入控制單元、運(yùn)算單元和輸出控制單元；所述輸入控制單元，用于在pid運(yùn)算前將a傳輸給運(yùn)算單元，所述a為：電機(jī)兩相靜止坐標(biāo)系下a相的電流值和b相的電流值；還用于在pid運(yùn)算結(jié)束后將b傳輸給運(yùn)算單元，所述b為：電機(jī)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d軸(直軸)的電壓控制量和q軸(交軸)的電壓控制量；所述運(yùn)算單元，用于進(jìn)行park變換或ipark變換。

進(jìn)一步，所述park_ipark復(fù)用模塊還包括輸出控制單元；所述輸出控制單元，用于在park變換完成后將park變換的結(jié)果傳輸給pid調(diào)節(jié)模塊的輸入端，還用于在ipark變換完成后將ipark變換的結(jié)果輸出。

進(jìn)一步，所述pid調(diào)節(jié)模塊輸出標(biāo)識(shí)其運(yùn)算狀態(tài)的標(biāo)志值，輸入控制單元檢測(cè)所述標(biāo)志值判斷pid調(diào)節(jié)模塊處在運(yùn)算前或者運(yùn)算結(jié)束狀態(tài)。

進(jìn)一步，所述標(biāo)志值為布爾量。

進(jìn)一步，所述輸入控制單元通過(guò)數(shù)據(jù)選擇器來(lái)選擇將所述a或者b傳輸給運(yùn)算單元。

進(jìn)一步，所述輸出控制單元包括第一節(jié)拍計(jì)數(shù)器和第二節(jié)拍計(jì)數(shù)器，所述第一節(jié)拍計(jì)數(shù)器用于自數(shù)3次后將park變換的結(jié)果傳輸給pid調(diào)節(jié)模塊的輸入端，所述第二節(jié)拍計(jì)數(shù)器用于自數(shù)3次后將ipark變換的結(jié)果輸出。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)定向控制模塊在進(jìn)行park和ipark運(yùn)算時(shí)，將乘法器的最小需求量減少為4個(gè)，大大節(jié)約了邏輯資源，提高了邏輯資源的利用率，降低了生產(chǎn)成本。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單說(shuō)明。顯然，所描述的附圖只是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他設(shè)計(jì)方案和附圖。

圖1是背景技術(shù)中現(xiàn)有控制模塊電路關(guān)系連接示意圖；

圖2是實(shí)施例1中控制模塊電路關(guān)系連接示意圖；

圖3是輸入控制單元的電路關(guān)系連接示意圖；

圖4是運(yùn)算單元的電路關(guān)系連接示意圖；

圖5是第一節(jié)拍計(jì)數(shù)器的電路關(guān)系連接示意圖；

圖6是第二節(jié)拍計(jì)數(shù)器的電路關(guān)系連接示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整的描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。另外，文中所提到的所有聯(lián)接/連接關(guān)系，并非單指構(gòu)件直接相接，而是指可根據(jù)具體實(shí)施情況，通過(guò)添加或減少聯(lián)接輔件，來(lái)組成更優(yōu)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。本發(fā)明創(chuàng)造中的各項(xiàng)技術(shù)特征，在不互相矛盾沖突的前提下可以交互組合。

實(shí)施例1，參考圖2，一種永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)定向控制模塊，包括：pid調(diào)節(jié)模塊和park_ipark復(fù)用模塊，所述park_ipark復(fù)用模塊包括：輸入控制單元、運(yùn)算單元和輸出控制單元；所述輸入控制單元，用于接收clarke模塊、cordic模塊和pid調(diào)節(jié)模塊的狀態(tài)信息，所述狀態(tài)信息分別標(biāo)記為：clarke_ok、cordic_ok和pid_ok；還用于根據(jù)所述狀態(tài)信息將a或b傳輸給運(yùn)算單元的算術(shù)輸入端，所述a為：兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d軸的電壓控制量和q軸的電壓控制量，分別標(biāo)記為pid_ds和pid_qs；所述b為：兩相靜止坐標(biāo)系下電機(jī)a相的電流值和b相的電流值，分別標(biāo)記為ia和ib；所述運(yùn)算單元，用于進(jìn)行park運(yùn)算或ipark運(yùn)算；所述輸出控制單元，用于在ipark運(yùn)算開(kāi)始之前將park運(yùn)算的結(jié)果id和iq傳輸給pid調(diào)節(jié)模塊，還用于在ipark運(yùn)算結(jié)束之后將ipark運(yùn)算的結(jié)果uα和uβ輸出，所述id為：d軸電流值，所述iq為：q軸電流值；所述uα為：兩相靜止坐標(biāo)下α軸的電壓控制量，所述uβ為：兩相靜止坐標(biāo)下β軸的電壓控制量；所述pid調(diào)節(jié)模塊，用于將id和iq轉(zhuǎn)化為pid_ds和pid_qs，還用于輸出其自身的狀態(tài)信息。

參考圖3，所述輸入控制單元包括：與門(mén)u1a、u1b、u1c，選擇器u2a、u2b，所述與門(mén)u1a的輸入端分別接收cordic_ok和clarke_ok，所述與門(mén)u1a的輸出端所述與門(mén)u1c的第一輸入管腳連接，所述與門(mén)u1c的第二輸入管腳接收取非后的pid_ok，所述與門(mén)u1b的第一輸入端接收pid_ok，所述與門(mén)u1b的第二輸入端與所述與門(mén)u1a的輸出端連接，所述與門(mén)u1b的輸出端和第二輸入端與輸出控制單元連接，所述選擇器u2a、u2b的控制端并聯(lián)后與所述與門(mén)u1c的輸出端連接，所述選擇器u2a、u2b的第一輸入管腳分別接收pid_qs和pid_ds，所述選擇器u2a、u2b的第二管腳分別接收ia和ib，所述選擇器u2a、u2b的輸出端與運(yùn)算單元連接。

參考圖4，所述運(yùn)算單元包括：乘法器u4a、u4b、u4c和u4d，還包括加法器u5和減法器u6，所述乘法器u4a和u4b的第二輸入端并聯(lián)后接收cosθ，所述乘法器u4c和u4d的第二輸入端并聯(lián)后接收sinθ，所述sinθ和cosθ分別表示為：電角度的正弦值和余弦值，所述乘法器u4a和u4d的第一輸入端并聯(lián)后與選擇器u2a的輸出端連接，所述乘法器u4b和u4c的第一輸入端并聯(lián)后與選擇器u2b的輸出端連接，所述加法器u5對(duì)乘法器u4a和u4c的輸出結(jié)果求和并將所述和值輸出到所述輸出控制單元，所述減法器u6對(duì)乘法器u4b和u4d求差并將所述差值輸出到所述輸出控制單元。

參考圖5和圖6，所述輸出控制單元包括第一節(jié)拍計(jì)數(shù)器和第二節(jié)拍計(jì)數(shù)器。

第一節(jié)拍計(jì)數(shù)器包括：選擇器u2c、u2d，d觸發(fā)器u3d、u9a、u3c，相等比較器u7a和加法器u8a；所述d觸發(fā)器u3d、u9a的輸出端與pid調(diào)節(jié)模塊的輸入端連接，所述選擇器u2c的控制端與所述與門(mén)u1a的輸出端連接，所述選擇器u2c的第二輸入端與選擇器u2d的輸出端連接，所述選擇器u2c的第一輸入端設(shè)置輸入常數(shù)0，所述選擇器u2c的輸出端與d觸發(fā)器u3c的輸入端連接，所述d觸發(fā)器u3c的輸出端分別與相等比較器u7a和加法器u8a的第一輸入端連接，所述相等比較器u7a的第二輸入端設(shè)置輸入常數(shù)3，所述加法器u8a的第二輸入端設(shè)置輸入常數(shù)1，所述加法器u8a的輸出端與所述選擇器u2d的第一輸入端連接，所述選擇器u2d的第二輸入端設(shè)置輸入常數(shù)3，所述相等比較器u7a的輸出端分別與所述選擇器u2d的控制端、所述d觸發(fā)器u3d的使能端和所述d觸發(fā)器u9a的使能端連接；

第二節(jié)拍計(jì)數(shù)器包括：選擇器u10a、u10b，d觸發(fā)器u9d、u11a、u9c，相等比較器u7a和加法器u8a；所述d觸發(fā)器u9d、u11a的輸出端與pid調(diào)節(jié)模塊的輸入端連接，所述選擇器u10a的控制端與所述與門(mén)u1b的輸出端連接，所述選擇器u10a的第二輸入端與選擇器u10b的輸出端連接，所述選擇器u10a的第一輸入端設(shè)置輸入常數(shù)0，所述選擇器u10a的輸出端與d觸發(fā)器u9c的輸入端連接，所述d觸發(fā)器u9c的輸出端分別與相等比較器u7a和加法器u8a的第一輸入端連接，所述相等比較器u7a的第二輸入端設(shè)置輸入常數(shù)3，所述加法器u8a的第二輸入端設(shè)置輸入常數(shù)1，所述加法器u8a的輸出端與所述選擇器u10b的第一輸入端連接，所述選擇器u10b的第二輸入端設(shè)置輸入常數(shù)3，所述相等比較器u7a的輸出端分別與所述選擇器u10b的控制端、所述d觸發(fā)器u9d的使能端和所述d觸發(fā)器u11a的使能端連接；

所述d觸發(fā)器u3d、u9d的輸入端均與所述加法器u5的輸出端連接，所述d觸發(fā)器u9a、u11a的輸入端均與所述減法器u6的輸出端連接。

用cordic_ok、clarke_ok、pid_ok信號(hào)的不同狀態(tài)組合來(lái)判斷何時(shí)進(jìn)行park變換，何時(shí)進(jìn)行ipark變換，從而選擇不同的數(shù)據(jù)輸入。當(dāng)cordic模塊運(yùn)算完畢且clarke模塊運(yùn)算完畢且pid模塊運(yùn)算未完成時(shí)，也就是當(dāng)pid_ok為0且cordic_ok為1且clarke_ok為1時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行park變換。根據(jù)上圖，此時(shí)與門(mén)u1c輸出高電平，使得選擇器u2a、u2b的選擇控制端為1，此時(shí)選擇器的第二輸入管腳與輸出接通，即ia與u2a的輸出接通，ib與u2b的輸出接通,此時(shí)要進(jìn)行的是park變換。

當(dāng)pid_ok為1且cordic_ok為1且clarke_ok為1時(shí)，此時(shí)clarke模塊、cordic模塊、pid模塊均已運(yùn)算完畢，應(yīng)該進(jìn)行ipark變換。根據(jù)圖2，此時(shí)與門(mén)u1c輸出低電平，使得選擇器u2a、u2b的選擇控制端為0，此時(shí)選擇器的第一輸入管腳與輸出接通，即pid模塊的輸出pid_qs與u2a的輸出接通，pid_ds與u2b的輸出接通,此時(shí)要進(jìn)行的是ipark變換。

標(biāo)記為：公式①；

d觸發(fā)器u3a、u3b起鎖存數(shù)據(jù)的作用，其輸出s1、s2連接到第二個(gè)模塊進(jìn)行處理，ok1、ok2連接到輸出控制單元進(jìn)行處理，其中輸出的值與接收的值滿足以下邏輯關(guān)系：

ok2＝(clarke_ok∩cordic_ok)∩pid_ok

ok1＝clarke_ok∩cordic_ok

乘法器u4a～u4d完成4組數(shù)的相乘。分別是s1*cosθ、s2*cosθ、s2*sinθ、s1*sinθ。加法器u5完成u4a輸出結(jié)果與u4c輸出結(jié)果的求和，即s1*cosθ+s2*sinθ。加法器u6完成u4b輸出結(jié)果與u4d輸出結(jié)果的求差，即s2*cosθ-s1*sinθ。u5輸出信號(hào)add、u6輸出信號(hào)sub連接到第三個(gè)模塊進(jìn)行處理。結(jié)合公式①，有：

ok1信號(hào)為高電平時(shí)，表明clarke模塊和cordic模塊已經(jīng)運(yùn)算完畢，此時(shí)應(yīng)啟動(dòng)park運(yùn)算，同時(shí)啟動(dòng)clarke_ok＝1且cordic_ok＝1且pid_ok＝0狀態(tài)下的第一節(jié)拍計(jì)數(shù)器從0開(kāi)始計(jì)數(shù)，u2c、u3c、u8a、u2d、u7a構(gòu)成節(jié)拍器，u3c輸出計(jì)數(shù)結(jié)果。因park運(yùn)算開(kāi)始后3個(gè)clk輸出結(jié)果，故當(dāng)u3c計(jì)數(shù)到3時(shí)，相等比較器u7a輸出1，將sub的值賦值給iq,將add的值給id，同時(shí)輸出park模塊運(yùn)算結(jié)束信號(hào)park_ok。由公式①可知，此時(shí)變量sub的值為iβ·cosθ-iα·sinθ，變量add的值為iα·cosθ+iβ·sinθ，即：

完成park變換。

ok2信號(hào)為高電平時(shí)，表明clarke、cordic和pid模塊已經(jīng)運(yùn)算完畢，此時(shí)應(yīng)啟動(dòng)ipark運(yùn)算，同時(shí)啟動(dòng)clarke_ok＝1且cordic_ok＝1且pid_ok＝1狀態(tài)下的第二節(jié)拍計(jì)數(shù)器從0開(kāi)始計(jì)數(shù)，u10a、u9c、u8b、u10b、u7b構(gòu)成節(jié)拍器，u9c輸出計(jì)數(shù)結(jié)果。因ipark運(yùn)算開(kāi)始后3個(gè)clk輸出結(jié)果，故當(dāng)u9c計(jì)數(shù)到3時(shí)，相等比較器u7b輸出1，將sub的值賦值給uα,將add的值給uβ，同時(shí)輸出ipark模塊運(yùn)算結(jié)束信號(hào)ipark_ok。由公式①可知，此時(shí)變量sub的值為pid_ds·cosθ-pid_qs·sinθ，變量add的值為pid_qs·cosθ+pid_ds·sinθ，即：

完成ipark變換。

以上對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。