发明名称 脉宽调变电流控制方法及其控制系统
摘要 一种脉宽调变电流控制方法及其控制系统,特别是有关于应用在马达(如交流马达)的一种微算记忆式脉宽调变电流控制方法(Micro-programming & Memory PWM CurrentControl Method)。本发明的脉宽调变电流控制方法,系利用电脑执行相关的微程式计算,藉以获得与三角波电压讯号比较的三个电压讯号,再透过变频器的处理而获得输入交流马达的三相输入电压,使得交流马达所输出的电流符合使用者的要求,且没有相位落后的情况,电流中的杂讯亦大幅降低。
申请公布号 TWI234919 申请公布日期 2005.06.21
申请号 TW091123765 申请日期 2002.10.15
申请人 国立高雄应用科技大学 发明人 徐晋元
分类号 H02M3/335 主分类号 H02M3/335
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种脉宽调变(Pulse Width Modulation;PWM)电流控制方法,系应用在一马达,该脉宽调变电流控制方法至少包括:提供该马达之一马达参数;提供一第一参考电流和一第二参考电流;提供该马达目前所输出之一第一输出电流和一第二输出电流;提供该马达于一取样周期前所输出之一第三输出电流和一第四输出电流;根据该马达参数、该第一参考电流、该第二参考电流、该第一输出电流、该第二输出电流、该第三输出电流、该第四输出电流和该取样周期,一微算记忆PWM控制模组执行一计算步骤,藉以获得一第一控制电压、一第二控制电压和一第三控制电压;执行一比较步骤,将该第一控制电压与一比较电压进行比较,藉以获得一第一开关讯号,将该第二控制电压与该比较电压进行比较,藉以获得一第二开关讯号,将该第三控制电压与该比较电压进行比较,藉以获得一第三开关讯号;以及根据该第一开关讯号、该第二开关讯号和该第三开关讯号,执行一变频步骤,藉以获得一第一输入电压、一第二输入电压和一第三输入电压,并将该第一输入电压、该第二输入电压和该第三输入电压输入该马达。2.如申请专利范围第1项所述之脉宽调变电流控制方法,其中该马达为一交流马达。3.如申请专利范围第1项所述之脉宽调变电流控制方法,其中该马达为一感应马达。4.如申请专利范围第1项所述之脉宽调变电流控制方法,其中该马达为一直流马达。5.如申请专利范围第1项所述之脉宽调变电流控制方法,其中该马达为一直流无刷马达。6.如申请专利范围第1项所述之脉宽调变电流控制方法,其中该马达之该马达参数至少包括该马达之一泄漏电感。7.如申请专利范围第6项所述之脉宽调变电流控制方法,其中该计算步骤至少包括:利用一第一方程式:藉以计算出一第一d座标轴电压,其中L为该马达之该泄漏电感,e为该马达之一d-q座标轴的旋转角速度(亦为电气角速度),Vds,send为该第一d座标轴电压,iqs为该马达目前所输出之该第二输出电流, 为该第一参考电流减去该马达目前所输出之该第一输出电流后再除以该取样周期之结果,Eds为该马达之一第一等效反电势,且系利用一第二方程式计算而获得,该第二方程式中之Vds,previous为该马达于该取样周期前所输出之一第二d座标轴电压,该第二方程式中之iqs,为该马达目前所输出之该第二输出电流,该第二方程式中之 为该马达目前所输出之该第一输出电流减去该马达于该取样周期前所输出之该第三输出电流后再除以该取样周期之结果;利用一第三方程式:藉以计算出一第一q座标轴电压,其中L为该马达之该泄漏电感,e为该马达之该d-q座标轴的旋转角速度,Vqs为该第一q座标轴电压,ids为该马达目前所输出之该第一输出电流, 为该第二参考电流减去该马达目前所输出之该第二输出电流后再除以该取样周期之结果,Eqs为该马达之一第二等效反电势,且系利用一第四方程式:计算而获得,该第四方程式中之Vqs,previous为该马达于该取样周期前所输出之一第二q座标轴电压,该第四方程式中之ids为该马达目前所输出之该第一输出电流,该第四方程式中之 为该马达目前所输出之该第二输出电流减去该马达于该取样周期前所输出之该第四输出电流后再除以该取样周期之结果;对该第一d座标轴电压和该第一q座标轴电压执行该座标轴转换步骤,以获得一第一马达电压、一第二马达电压和一第三马达电压;将该第一马达电压乘以该比较电压的一峰値后再除以一变频器的一操作电压之一半,以获得该第一控制电压;将该第二马达电压乘以该比较电压的该峰値后再除以该变频器的该操作电压之一半,以获得该第二控制电压;以及将该第三马达电压乘以该比较电压的该峰値后再除以该变频器的该操作电压之一半,以获得该第三控制电压。8.如申请专利范围第7项所述之脉宽调变电流控制方法,其中该第一参考电流和该第二参考电流系使用者所输入之一d座标轴参考电流和一q座标轴参考电流。9.如申请专利范围第8项所述之脉宽调变电流控制方法,其中当一使用者提供一第一相参考电流、一第二相参考电流和一第三相参考电流时,该脉宽调变电流控制方法更包括对该第一相参考电流、该第二相参考电流和该第三相参考电流执行该座标轴转换步骤,藉以获得该d座标轴参考电流和该q座标轴参考电流。10.如申请专利范围第7项所述之脉宽调变电流控制方法,其中该马达目前所输出之该第一输出电流和该第二输出电流为该马达目前所输出之一第一d座标轴定子电流和一第一q座标轴定子电流,以及该马达于该取样周期前所输出之该第三输出电流和该第四输出电流为该马达于该取样周期前所输出之一第二d座标轴定子电流和一第二q座标轴定子电流。11.如申请专利范围第7项所述之脉宽调变电流控制方法,其中该取样周期为0.2ms。12.如申请专利范围第7项所述之脉宽调变电流控制方法,其中实施该计算步骤之该微算记忆PWM控制模组系由一电脑、一记忆模组及一微算程式构成,其中该微算程式至少包括该第一方程式、该第二方程式、该第三方程式和该第四方程式。13.如申请专利范围第12项所述之脉宽调变电流控制方法,其中该马达于该取样周期前所输出之该第二d座标轴电压、该第二q座标轴电压、该第三输出电流和该第四输出电流系储存于该记忆模组内。14.如申请专利范围第1项所述之脉宽调变电流控制方法,其中该比较电压为一三角波电压讯号,且该比较步骤系利用一比较模组实施之。15.如申请专利范围第1项所述之脉宽调变电流控制方法,其中该变频步骤系利用一切换式变频器(Switch-mode Inverter)实施之,藉以根据该第一开关讯号控制该切换式变频器中之一第一开关的动作,以获得该第一输入电压,根据该第二开关讯号控制该切换式变频器中之一第二开关的动作,以获得该第二输入电压,根据该第三开关讯号控制该切换式变频器中之一第三开关的动作,以获得该第三输入电压。16.一种脉宽调变电流控制系统,系应用在一马达,该脉宽调变电流控制系统至少包括:一微算记忆PWM控制模组,系用以接收一使用者所输入之一d座标轴参考电流和一q座标轴参考电流,以及储存该马达所输出之一第一相电压、一第二相电压、一第三相电压、一第一相电流、一第二相电流和一第三相电流,并根据该d座标轴参考电流、该q座标轴参考电流、该第一相电压、该第二相电压、该第三相电压、该第一相电流、该第二相电流和该第三相电流执行一计算步骤以获得一第一控制电压、一第二控制电压和一第三控制电压;一比较模组用以接收该第一控制电压、该第二控制电压和该第三控制电压,并将该第一控制电压与一比较电压进行比较,藉以获得一第一开关讯号,将该第二控制电压与该比较电压进行比较,藉以获得一第二开关讯号,将该第三控制电压与该比较电压进行比较,藉以获得一第三开关讯号;以及一变频器,用以根据该第一开关讯号控制该变频器中之一第一开关的动作,以获得输入该马达之一第一输入电压,根据该第二开关讯号控制该变频器中之一第二开关的动作,以获得输入该马达之一第二输入电压,根据该第三开关讯号控制该变频器中之一第三开关的动作,以获得输入该马达之一第三输入电压。17.如申请专利范围第16项所述之脉宽调变电流控制系统,其中该微算记忆PWM控制模组系利用一电脑、一记忆模组及一微算程式构成。18.如申请专利范围第17项所述之脉宽调变电流控制系统,其中该使用者所输入之该d座标轴参考电流、该q座标轴参考电流、该第一相电压、该第二相电压、该第三相电压、该第一相电流、该第二相电流和该第三相电流系储存于该记忆模组内。19.如申请专利范围第16项所述之脉宽调变电流控制系统,其中该比较电压为一三角波电压讯号。20.如申请专利范围第16项所述之脉宽调变电流控制系统,其中该变频器为一切换式变频器。图式简单说明:第1图系绘示应用习知比例积分脉宽调变电流控制方法时,控制系统中运作模组的连接示意图;第2a图系绘示应用习知比例积分脉宽调变电流控制方法时,A相参考电流波形图;第2b图系绘示应用习知比例积分脉宽调变电流控制方法时,感应马达输出的A相定子电流波形图;第3a图系绘示根据第2a图和第2b图,应用习知比例积分脉宽调变电流控制方法时,感应马达输出的A相定子电流与A相参考电流的比较波形图;第3b图系绘示应用习知比例积分脉宽调变电流控制方法时,感应马达输出的B相定子电流与B相参考电流的比较波形图;第3c图系绘示应用习知比例积分脉宽调变电流控制方法时,感应马达输出的C相定子电流与C相参考电流的比较波形图;第4a图系绘示应用PC模拟比例积分控制器执行运作时,A相参考电流波形图;第4b图系绘示应用PC模拟比例积分控制器执行运作时,感应马达输出的A相定子电流波形图;第5a图系绘示根据第4a图和第4b图,应用PC模拟比例积分控制器执行运作时,感应马达输出的A相定子电流与A相参考电流的比较波形图;第5b图系绘示应用PC模拟比例积分控制器执行运作时,感应马达输出的B相定子电流与B相参考电流的比较波形图;第5c图系绘示应用PC模拟比例积分控制器执行运作时,感应马达输出的C相定子电流与C相参考电流的比较波形图;第6图系绘示应用本发明之一实施例的时候,其控制系统中运作模组的连接示意图;第7图系绘示本发明之脉宽调变电流控制方法的运作流程图;第8a图系绘示应用本发明之一实施例于感应马达时,A相参考电流波形图;第8b图系绘示应用本发明之一实施例于感应马达时,感应马达输出的A相定子电流波形图;第9a图系绘示根据第8a图和第8b图,应用本发明之一实施例于感应马达时,感应马达输出的A相定子电流与A相参考电流的比较波形图;第9b图系绘示应用本发明之一实施例于感应马达时,感应马达输出的B相定子电流与B相参考电流的比较波形图;第9c图系绘示应用本发明之一实施例于感应马达时,感应马达输出的C相定子电流与C相参考电流的比较波形图;第10a图系绘示应用本发明之一实施例于感应马达且使用过量的漏电感时,A相参考电流波形图;第10b图系绘示应用本发明之一实施例于感应马达且使用过量的漏电感时,感应马达输出的A相定子电流波形图;第11a图系绘示根据第10a图和第10b图,应用本发明之一实施例于感应马达且使用过量的漏电感时,感应马达输出的A相定子电流与A相参考电流的比较波形图;第11b图系绘示应用本发明之一实施例于感应马达且使用过量的漏电感时,感应马达输出的B相定子电流与B相参考电流的比较波形图;第11c图系绘示应用本发明之一实施例于感应马达且使用过量的漏电感时,感应马达输出的C相定子电流与C相参考电流的比较波形图;第12a图系绘示应用本发明之一实施例于感应马达且使用不足的漏电感时,A相参考电流波形图;第12b图系绘示应用本发明之一实施例于感应马达且使用不足的漏电感时,感应马达输出的A相定子电流波形图;第13a图系绘示根据第12a图和第12b图,应用本发明之一实施例于感应马达且使用不足的漏电感时,感应马达输出的A相定子电流与A相参考电流的比较波形图;第13b图系绘示应用本发明之一实施例于感应马达且使用不足的漏电感时,感应马达输出的B相定子电流与B相参考电流的比较波形图;以及第13c图系绘示应用本发明之一实施例于感应马达且使用不足的漏电感时,感应马达输出的C相定子电流与C相参考电流的比较波形图。
地址 高雄市三民区建工路415号
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