一種開關磁阻電機控制器的電流環的實現方法及實現系統的製作方法
2024-03-08 00:56:15
專利名稱：一種開關磁阻電機控制器的電流環的實現方法及實現系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及開關磁阻電動機調速系統，尤其是涉及開關磁阻電動機調速系統中的開關磁阻電機控制器的電流環的實現方法及實現系統。
背景技術：
目前公知的開關磁阻電機電流環的控制方法主要有兩種第一種是通過硬體實現，通過運算放大器搭建PI或PID調節器作為電流環的調節器，採用此方法一般只有一組固定的比例(P)，積分(I)，微分(D)參數，若是需要改變參數，還要通過修改相關元器件參數才能滿足。第二種方法是通過軟體實現電流環PI或PID調節，此方法可以通過外部操作面板、外部模擬輸入或者通訊來實現比例(P)，積分(I)，微分(D)參數的修改，但一般在整個轉速段只有一組比例(P)，積分(I)，微分⑶參數。第一種方法硬體實現調節器，其比例(P)，積分(I)，微分(D)參數值一般在整個轉速段內(從0轉速到電機最高轉速)只採用一組，但是開關磁阻電機是一個具有嚴重非線性特徵的電機，只用一組電流環參數，無法兼顧各個轉速的電流調節要求，在某些轉速段會引起電流環震蕩或造成三相電流不平衡，若是只有一個轉速點出現此類問題，可以通過調節比例(P)，積分(I)，微分(D)參數來使其穩定，若是多個轉速點出現此類問題，一組PI 或PID調節器作為電流調節器就很難兼顧所有的轉速點。且硬體實現修改參數比較複雜， 只能通過改變元器件的參數來實現。第二種方法採用軟體實現，在修改參數時比起硬體實現要簡便(可以通過外部操作面板、外部模擬輸入或者通訊來實現比例(P)，積分(I)，微分(D)參數的修改)，但是一般在整個轉速段內也只採用一組PI或PID調節器作為電流調節器，由於開關磁阻電機是一個具有嚴重非線性特徵，因此一組PI或PID調節器作為電流調節器並不能兼顧整個轉速段，可能在某些轉速段會引起電流環震蕩或造成三相電流不平衡，若是只有一個轉速點出現此類問題，可以通過調節比例(P)，積分(I)，微分(D)參數來使其穩定，若是多個轉速點出現此類問題，一組PI或PID調節器作為電流調節器就很難兼顧所有的轉速點。
發明內容
針對上述現有技術中的缺陷，本發明提供了一種開關磁阻電機控制器的電流環的實現方法及實現系統，以實現在不同轉速段下，根據控制要求或者轉矩特性，實現不同PI 或PID參數下電流環的PI或PID調節。本發明提供的一種開關磁阻電機控制器的電流環的實現方法包括根據電機轉速反饋值選擇該電機轉速反饋值所在的電機轉速段對應的電流環PI或PID調節器。根據電機轉速反饋值選擇該電機轉速反饋值所在的電機轉速段對應的電流環PI 或PID調節器包括根據電機轉速反饋值從預設的電機轉速段與電流環PI或PID調節器的對應表中，選擇與該電機轉速反饋值對應的電流環PI或PID調節器。根據電機轉速反饋值選擇該電機轉速反饋值所在的電機轉速段對應的電流環PI或PID調節器包括根據電機轉速反饋值從預設的電機轉速段與電流環PI或PID調節器的參數的對應表中，選擇與該電機轉速反饋值對應的電流環PI或PID調節器的參數，然後將所選擇的參數輸入到電流環PI或PID調節器。本發明提供的一種開關磁阻電機控制器的電流環的實現系統包括多個電流環 PI或PID調節器，每個電流環PI或PID調節器對應預設的電機轉速段；選擇器，根據電機轉速反饋值從預設的電機轉速段與電流環PI或PID調節器的對應表中，選擇與該電機轉速反饋值對應的電流環PI或PID調節器；切換模塊，用於切換到選擇器選擇的電流環PI或PID
調節器。本發明提供的另一種開關磁阻電機控制器的電流環的實現系統包括參數能夠調節的電流環PI或PID調節器；選擇器，根據電機轉速反饋值從預設的電機轉速段與電流環 PI或PID調節器的參數的對應表中，選擇與該電機轉速反饋值對應的電流環PI或PID調節器的參數；參數輸入模塊，將選擇器選擇的參數輸入到電流環PI或PID調節器。本發明提供的一種開關磁阻電機控制器的電流環的實現方法及實現系統，以實現在不同轉速段下，根據控制要求或者轉矩特性，實現不同PI或PID參數下電流環的PI或 PID調節；實現開關磁阻電機不同轉速段下的電流的控制，並解決當出現多個轉速段電流環震蕩或造成三相電流不平衡時的情況，使其通過選擇相應轉速段對應的不同參數的電流環PI或PID調節器，或分別調節相應轉速段內的電流環的PI或PID調節器的參數以達到平衡。
圖1為本發明一種開關磁阻電機控制器的電流環的實現方法的一流程圖；圖2為本發明一種開關磁阻電機控制器的電流環的實現系統實現圖2所述的實現方法的結構示意圖；圖3為本發明一種開關磁阻電機控制器的電流環的實現方法的另一流程圖；圖4為本發明一種開關磁阻電機控制器的電流環的實現系統實現圖3所述的實現方法的結構示意圖。
具體實施例方式本發明提供的一種開關磁阻電機控制器的電流環的實現方法包括根據電機轉速反饋值選擇該電機轉速反饋值所在的電機轉速段對應的電流環PI或PID調節器。本發明提供的開關磁阻電機控制器的電流環的另一種實現方法中根據電機轉速反饋值選擇該電機轉速反饋值所在的電機轉速段對應的電流環PI或PID調節器的第一種方法包括根據電機轉速反饋值從預設的電機轉速段與電流環PI或PID調節器的對應表中，選擇與該電機轉速反饋值對應的電流環PI或PID調節器。具體操作如下步驟Al、根據實驗或經驗來設定所要劃分的轉速段的轉速分界點和滿足各個轉速段的電流環PI/PID調節器。步驟A2、將劃分的轉速段的轉速分界點和滿足各個轉速段的電流環PI或PID調節器的對應關係存儲在存儲器中。存儲器可以是ROM，EEPROM, FLASH。存儲器中可以存儲轉速-電流環PI/PID調節器的對應表格，可以根據實際需要，將不同的轉速段分配相應的電流環PI或PID調節器。當電機運行時，可以根據實際轉速查表獲得相應的電流環PI/PID調節器。如果各個轉速段和各個轉速段的電流環PI/PID調節器能夠確定，將靜態的轉速-電流環PI/PID調節器的二維表格存儲在存儲器中。如果在實際操作中，轉速段和各個轉速段的電流環PI或PID調節器有調整，可以調整轉速-電流環PI或PID調節器的二維表格， 相應地，當二維表格中的轉速-電流環PI或PID調節器對應關係有調整時，也需要根據二維表格設置電流環PI/PID調節器；這時的二維表格是動態可調的，將動態的轉速-電流環 PI/PID調節器的二維表格存儲在存儲器中。步驟A3、電機運行期間，將反饋回來的電機實際轉速Vspradlteal與設定的轉速分界
^ ^SpeedSetl Λ VspeedSet2、VspeedSet3、.......VspeedSet (η-1)、^SpeedSetn (η表示劃分的轉速段個數，轉速
段的劃分應根據實際需要進行設置)進行比較，當Vsp—i ^ Vspeedsetl時，選擇第1個電流環 PI (PU Il 參數)或 PID(PU II、Dl 參數)調節器；當 Vspeedsetl < VSpeedEeal ( Vspeedset2
時，選擇第2個PI (P2、12參數)或PID(P2、12、D2參數)調節器；......；當Vspradsrt(n_2)
< VSpeedEeal ( Vspeedsetfc-D 時，選擇第(n-1)個電流環 PI(P(n-l), I(n-l)參數)或 PID (P (n-1)、I (n-1)、D (n-1)參數)調節器；當 Vspeedset^1, < Vspeetffieal ( Vspeedsetn 時，選擇第 η個ΡΙ(Ρη、^ι參數)或PID (Pn、IruDn參數)調節器。上述判斷方式相同，Vspeetffieal落在哪個轉速段，就採用哪個轉速段的電流環PI或PID調節器。上述轉速值可以是帶符號的(代表電機旋轉方向)，也可以是不帶符號的。步驟A4、調節器的輸出值可以直接作為電流給定值輸出，或者作為一個參數(可以是轉矩值T或是百分比)，通過計算或查表的形式獲得對應的電流給定值輸出。步驟A3-步驟A4的流程圖如附圖中的圖1所示。上述一種開關磁阻電機控制器的電流環的第一種實現方法的實現系統包括多個電流環PI或PID調節器，每個電流環PI或PID調節器對應預設的電機轉速段；選擇器，根據電機轉速反饋值從預設的電機轉速段與電流環PI或PID調節器的對應表中，選擇與該電機轉速反饋值對應的電流環PI或PID調節器；切換模塊，用於切換到選擇器選擇的電流環 PI或PID調節器。如圖2所示，I。md是在轉速控制時轉速環輸出的給定值或直接轉矩控制時的轉矩給定所對應的電流給定值；Ibadt是開關磁阻電機控制器輸出電流的反饋值；Vspradlteal是電機轉速反饋值；選擇器是一個根據反饋轉速，判斷現在處於哪個轉速段的裝置，根據當前反饋速所處於的位置，選擇相應的電流環PI或PID調節器；選擇開關Kswitdl是切換模塊的一個具體實例，作用是切換到選擇器選擇的電流環PI或PID調節器；電流環PI或PID調節器可以以任何形式實現；M為所控制的開關磁阻電機。轉速控制時轉速環輸出的給定值或直接轉矩控制時的轉矩給定所對應的電流給定值I。md作為電流環的給定值輸入到電流環中，通過反饋轉速Vsire-判斷此時電機轉速處於哪個轉速段，並選擇相應的轉速段所對應的電流環PI或PID調節器，將調節出來的轉矩值T輸出給電機。上述實施例中，雖然能夠實現以實現在不同轉速段下，根據控制要求或者轉矩特性，選擇符合要求的電流環的PI或PID調節；但是還存在以下缺點一、需要設置多個電流環PI/PID調節器，因此整個實現系統比較複雜；二、存儲器中維護的是轉速-電流環PI/ PID調節器的二維表格，二維表格是動態可調的，當二維表格變化時，相應地，也需要根據該二維表格設置電流環PI/PID調節器，如增加轉速段時，需要增加滿足該轉速段的電流環PI 或PID參數的電流環PI/PID調節器；當轉速段的臨界值變化時，需要改變滿足該轉速段的電流環PI/PID調節器，增加、改變電流環PI/PID調節器比較繁瑣，不便於自動操作。為了解決上述問題，本發明提供了一種優選地開關磁阻電機控制器的電流環的實現方法。該實現方法中根據電機轉速反饋值選擇該電機轉速反饋值所在的電機轉速段對應的電流環PI或PID調節器包括根據電機轉速反饋值從預設的電機轉速段與電流環PI或 PID調節器的參數的對應表中，選擇與該電機轉速反饋值對應的電流環PI或PID調節器的參數，然後將所選擇的參數輸入到電流環PI或PID調節器。在對開關磁阻電機進行調速控制中，電流環PI或PID調節器可以根據不同轉速段電機的不同特性採用不同的PI或PID參數進行控制。轉速段的劃分可以根據需要通過操作面板、外部通訊設備、或外部模擬埠給定進行劃分，每個轉速段對應的PI或PID參數可以根據需要通過操作面板、外部通訊設備、或外部模擬埠給定進行獨立設定。具體步驟如下步驟Bi、通過操作面板，或者外部通訊設備(如採用RS232、RS485和CAN通訊)或者通過外部模擬埠調節，來設定所要劃分的轉速段的轉速分界點和各個轉速段的電流環 PI或PID參數。步驟B2、將這些設定的數值存儲在存儲器中。存儲器可以是ROM，EEPROM, FLASH。 存儲器中可以維持一張轉速-電流環PI或PID參數的二維表格，當電機運行時，可以根據實際轉速查表獲得相應的電流環PI或PID參數。如果各個轉速段和各個轉速段的電流環 PI或PID參數能夠確定，將靜態的轉速-電流環PI或PID參數的二維表格存儲在存儲器中；如果在實際操作中，轉速段和各個轉速段的電流環PI或PID參數有調整，可以調整轉速-電流環PI或PID參數的二維表格，這時的二維表格是動態可調的，將動態的轉速-電流環PI/PID參數的二維表格存儲在存儲器中。步驟B3、電機運行期間，將反饋回來的電機實際轉速Vspradlteal與設定的轉速分界
^ ^SpeedSetl Λ VspeedSet2、VspeedSet3、.......VspeedSet (η-1)、^SpeedSetn(η) 表示劃分的轉速段個數，轉速
段的劃分應根據實際需要進行設置)進行比較，當V—i ^ Vspeedsetl時，選擇Vs-這個轉速段內對應的PI或PID參數(選擇第一組PI、Il或P1、II、Dl參數)；當Vspeedsrtl < Vs— ( Vspeedset2時，選擇Vs-這個轉速段內對應的PI或PID參數(選擇第二組P2、
12 或 P2、12、D2 參數)；......；當 Vspeedset (n_2) < Vspeetffieal ( Vspeedset^1)時，選擇 Vspeedsetfe-D
這個轉速段內對應的PI或PID參數(選擇第(n-1)組P(n-l)、I(n-l)或P (n_l)、I (n_l)、 D(n-l)參數)；當Vspradsetilri) <VSpradIteal<Vs—時，選擇Vspradstm這個轉速段內對應的PI 或PID參數(選擇第η組Pn、In或Pru In、Dn參數)。上述判斷方式相同，VSpeedEeal落在哪個轉速段，就採用哪個轉速段的PI或PID參數。上述轉速值可以是帶符號的(代表電機旋轉方向)，也可以是不帶符號的。步驟B4、將上述獲得的PI或PID參數送入到電流環PI或PID調節器中，調節器可以根據不同的需要以任何方式實現。步驟B5、調節器的輸出值可以直接作為電流給定值輸出，或者作為一個參數(可以是轉矩值T或是百分比)，通過計算或查表的形式獲得對應的電流給定值輸出。步驟B3-步驟B5的流程圖如附圖中的圖3所示。
上述一種開關磁阻電機控制器的電流環的第二種實現方法的實現系統包括參數能夠調節的電流環PI或PID調節器；選擇器，根據電機轉速反饋值從預設的電機轉速段與電流環PI或PID調節器的參數的對應表中，選擇與該電機轉速反饋值對應的電流環PI或 PID調節器的參數；參數輸入模塊，將選擇器選擇的參數輸入到電流環PI或PID調節器。如圖4所示，I。md是在轉速控制時轉速環輸出的給定值或直接轉矩控制時的轉矩給定所對應的電流給定值；Ibadt是開關磁阻電機控制器輸出電流的反饋值；Vsp—i是電機轉速反饋值；選擇器是一個根據反饋轉速，判斷現在處於哪個轉速段的裝置，根據當前反饋速所處於的位置，選擇相應的PI或PID參數；選擇開關Kswitdl和各組參數輸入子模塊 (第1組PI、Il或P1、II、Dl參數輸入子模塊，第2組P2、12或P2、12、D2參數輸入子模
塊，......第η組Pn、In或Pn、IruDn參數輸入子模塊)是參數輸入模塊的一個具體實例，
作用是將選擇器選擇的參數輸入到電流環PI或PID調節器；電流環PI或PID調節器可以以任何形式實現；M為所控制的開關磁阻電機。轉速控制時轉速環輸出的給定值或直接轉矩控制時的轉矩給定所對應的電流給定值I。md作為電流環的給定值輸入到電流環中，通過反饋轉速Vsp—i判斷此時電機轉速處於哪個轉速段，並選擇相應的轉速段所對應的PI或 PID參數，並執行PI或PID調節，將調節出來的轉矩值T輸出給電機。綜上所述，本發明提供的開關磁阻電機控制器的電流環的實現方法及實現系統， 以實現在不同轉速段下，根據控制要求或者轉矩特性，實現不同PI或PID參數下電流環的 PI或PID調節；實現開關磁阻電機不同轉速段下的電流的控制，並解決當出現多個轉速段電流環震蕩或造成三相電流不平衡時的情況，使其通過選擇相應轉速段對應的不同參數的電流環PI或PID調節器，或分別調節相應轉速段內的電流環的PI或PID調節器的參數以達到平衡。最後應說明的是以上所述為本發明的最佳實施方案，但本發明的保護範圍並不限於此，在本發明所示下，任何人任何與本發明相同或近似的產品和做法，都落在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種開關磁阻電機控制器的電流環的實現方法，其特徵在於，包括根據電機轉速反饋值選擇該電機轉速反饋值所在的電機轉速段對應的電流環PI或PID調節器。
2.根據權利要求1所述的開關磁阻電機控制器的電流環的實現方法，其特徵在於，根據電機轉速反饋值選擇該電機轉速反饋值所在的電機轉速段對應的電流環PI或PID調節器包括根據電機轉速反饋值從預設的電機轉速段與電流環PI或PID調節器的對應表中，選擇與該電機轉速反饋值對應的電流環PI或PID調節器。
3.根據權利要求1所述的開關磁阻電機控制器的電流環的實現方法，其特徵在於，根據電機轉速反饋值選擇該電機轉速反饋值所在的電機轉速段對應的電流環PI或PID調節器包括根據電機轉速反饋值從預設的電機轉速段與電流環PI或PID調節器的參數的對應表中，選擇與該電機轉速反饋值對應的電流環PI或PID調節器的參數，然後將所選擇的參數輸入到電流環PI或PID調節器。
4.一種開關磁阻電機控制器的電流環的實現系統，其特徵在於，包括多個電流環PI或PID調節器，每個電流環PI或PID調節器對應預設的電機轉速段；選擇器，根據電機轉速反饋值從預設的電機轉速段與電流環PI或PID調節器的對應表中，選擇與該電機轉速反饋值對應的電流環PI或PID調節器；切換模塊，用於切換到選擇器選擇的電流環PI或PID調節器。
5.一種開關磁阻電機控制器的電流環的實現系統，其特徵在於，包括參數能夠調節的電流環PI或PID調節器；選擇器，根據電機轉速反饋值從預設的電機轉速段與電流環PI或PID調節器的參數的對應表中，選擇與該電機轉速反饋值對應的電流環PI或PID調節器的參數；參數輸入模塊，將選擇器選擇的參數輸入到電流環PI或PID調節器。
全文摘要
本發明涉及一種開關磁阻電機控制器的電流環的實現方法及實現系統。該實現方法包括根據電機轉速反饋值選擇該電機轉速反饋值所在的電機轉速段對應的電流環PI或PID調節器。本發明提供的開關磁阻電機控制器的電流環的實現方法及實現系統，以實現在不同轉速段下，根據控制要求或者轉矩特性，實現不同PI或PID參數下電流環的PI或PID調節；實現開關磁阻電機不同轉速段下的電流的控制，並解決當出現多個轉速段電流環震蕩或造成三相電流不平衡時的情況，使其通過選擇相應轉速段對應的不同參數的電流環PI或PID調節器，或分別調節相應轉速段內的電流環的PI或PID調節器的參數以達到平衡。
文檔編號H02P25/08GK102545771SQ20101059345
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年12月17日
發明者蔣哲, 馬良玉 申請人:北京中紡銳力機電有限公司