无刷直流电机电流变化率积分等值控制方法

摘要

本发明提出了无刷直流电机电流变化率积分等值控制方法。所述控制方法在电机负载转矩发生变化的动态过程中，根据相电流变化率二重积分相等的原则，准确计算出增大相电流幅值的矢量的作用时间、减小相电流幅值的矢量的作用时间以及不同矢量时间的切换时刻，使得电机转速经过一次降速、一次升速的过程即可收敛。本发明方法转速收敛时间最短，转速动态纹波最小，使得任意负载突变的转速收敛时间和转速动态纹波不受转速环PI参数的影响，使得调速系统具有最优的动态性能。

主权项

无刷直流电机电流变化率积分等值控制方法，所述无刷直流电机的控制系统包括直流电源、三相全桥逆变器、无刷直流电机、电压传感器、电流传感器、转子位置传感器，所述直流电源并联在所述三相全桥逆变器的母线两端，所述三相全桥逆变器的三个桥臂中点分别连接所述电机的三相绕组的三个输出端，每个桥臂中点与所述电机的一相绕组输出端之间串联一个电流传感器用于测量电机的相电流，所述电压传感器并联在三相全桥逆变器的母线两端测量母线电压，所述转子位置传感器与电机转子同轴安装用于测量电机的转角和转速；所述电流变化率积分等值控制方法，其特征在于：针对所述无刷直流电机的负载突加过程和负载突卸过程分别进行电流变化率积分等值控制，所述负载突加过程分别按照增大相电流幅值和缓慢减小相电流幅值以及增大相电流幅值和快速减小相电流幅值两种情形实现电流变化率积分等值控制；所述负载突卸过程分别按照增大相电流幅值和缓慢减小相电流幅值以及增大相电流幅值和快速减小相电流幅值两种情形实现电流变化率积分等值控制；所述负载突加过程中，增大相电流幅值和缓慢减小相电流幅值的电流变化率积分等值控制方法，其步骤如下：步骤1.1.1：测定无刷直流电机的定子电感L和定子电阻R；步骤1.1.2：利用有限元仿真获得电机的反电势系数K_e，利用速度传感器获得电机的转速n，K_e与n相乘获得电机的空载反电势幅值E＝K_en，利用电压传感器获得母线电压U_dc，利用电流传感器获得电机的相电流幅值i；步骤1.1.3：负载突加的时刻记录为t₀时刻，t₀时刻对进行二重积分，控制电机增大相电流幅值；步骤1.1.4：t₁时刻电机转速变化率为0，此时的二重积分值为步骤1.1.5：在t₁时刻开始对进行二重积分，继续控制电机增大相电流幅值；步骤1.1.6：当时，此时时刻为t₂，从t₂开始，控制电机缓慢减小相电流幅值；步骤1.1.7：在t₃时刻，电磁转矩等于负载转矩，电机转速恢复到给定转速，系统达到稳态；所述无刷直流电机负载突加过程中，增大相电流幅值和快速减小相电流幅值的电流变化率积分等值控制方法，其步骤如下：步骤1.2.1：测定无刷直流电机的定子电感L和定子电阻R；步骤1.2.2：利用有限元仿真获得电机的反电势系数K_e，利用速度传感器获得电机的转速n，K_e与n相乘获得电机的空载反电势幅值E＝K_en，利用电压传感器获得母线电压U_dc，利用电流传感器获得电机的相电流幅值i；步骤1.2.3：负载突加的时刻记录为t₀时刻，t₀时刻对进行二重积分，控制电机增大相电流幅值；步骤1.2.4：t₁时刻电机转速变化率为0，此时的二重积分值为步骤1.2.5：在t₁时刻开始对进行二重积分，继续控制电机增大相电流幅值；步骤1.2.6：当时，此时时刻为t₂，从t₂开始，控制电机快速减小相电流幅值；步骤1.2.7：在t₃时刻，电磁转矩等于负载转矩，电机转速恢复到给定转速，系统达到稳态；所述无刷直流电机负载突卸过程中，增大相电流幅值和缓慢减小相电流幅值的电流变化率积分等值控制方法，其步骤如下：步骤2.1.1：测定无刷直流电机的定子电感L，定子电阻R；步骤2.1.2：利用有限元仿真获得电机的反电势系数K_e，利用速度传感器获得电机的转速n，K_e与n相乘获得电机的空载反电势幅值E＝K_en，利用电压传感器获得母线电压U_dc，利用电流传感器获得电机的相电流幅值i；步骤2.1.3：负载突加的时刻记录为t₀时刻，t₀时刻电机开始对进行二重积分，控制电机缓慢减小相电流幅值；步骤2.1.4：t₁时刻电机转速变化率为0，此时的二重积分值为步骤2.1.5：在t₁时刻开始对进行二重积分，继续控制电机缓慢减小相电流幅值；步骤2.1.6：当时，此时时刻为t₂，从t₂开始，控制电机增大相电流幅值；步骤2.1.7：在t₃时刻，电磁转矩等于负载转矩，电机转速恢复到给定转速，系统达到稳态；所述无刷直流电机负载突卸过程中，增大相电流幅值和快速减小相电流幅值的电流变化率积分等值控制方法，其步骤如下：步骤2.2.1：测定无刷直流电机的定子电感L，定子电阻R；步骤2.2.2：利用有限元仿真获得电机的反电势系数K_e，利用速度传感器获得电机的转速n，K_e与n相乘获得电机的空载反电势幅值E＝K_en，利用电压传感器获得母线电压U_dc，利用电流传感器获得电机的相电流幅值i；步骤2.2.3：负载突加的时刻记录为t₀时刻，t₀时刻电机开始对进行二重积分，并控制电机快速减小相电流幅值；步骤2.2.4：t₁时刻电机转速变化率为0，此时的二重积分值为步骤2.2.5：在t₁时刻开始对进行二重积分，继续控制电机快速减小相电流幅值；步骤2.2.6：当时，此时时刻为t₂，从t₂开始，控制电机增大相电流幅值；步骤2.2.7：在t₃时刻，电磁转矩等于负载转矩，电机转速恢复到给定转速，系统达到稳态。