CN108599662A - 一种缝纫机及其电机制动控制方法与系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种电机制动控制方法，该方法包括：将驱动器的当前母线电压与给定母线电压作差，并将二者的差值经比例积分PI调节得到电机在dq坐标系下的d轴控制电流；将驱动器的当前d轴电流调整至d轴控制电流，以使驱动器的当前母线电压跟踪给定。通过控制d轴电流以控制d轴转速，当d轴转速增大时，电机的损耗随之增加，从而转移电机母线上的多余能量，保证母线的电压稳定，避免母线电压超出电容极限，有利于延长母线电容的使用寿命，同时还因省去再生电阻和处理电路而降低母线的维护难度。因此，本申请提供所提供的电机制动控制方法有利于提升母线的工作可靠性。本发明还提供一种缝纫机及其电机制动控制系统。

Description

一种缝纫机及其电机制动控制方法与系统

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种电机制动控制方法及电机制动控制系统。本发明还涉及一种缝纫机。

背景技术

电机制动特性是衡量电机性能的一项重要指标。电机制动通常包括机械制动和电力制动。其中，机械制动就是在切断电源后利用机械装置使电机迅速停转的方法，电力制动是在切断电源后施加一个与电机的实际旋转方向相反的电磁力矩迫使电机迅速停转的方法。常用的电力制动包括反接制动和能耗制动。其中，能耗制动就是在电机断电后在电机的定子绕组中通入直流电流使电机的转子切割恒定磁场，从而使转子电流产生的电磁转矩与恒定磁场产生的电磁转矩相反，迫使电机的转速下降。

现有的能耗制动通常是利用再生电阻以热量转移的形式转移电机母线反馈的多余能量，从而保证母线电压不升高。然而，此类能耗制动方式不仅需要增设再生电阻和处理电路，而且制动时母线波动较大，导致母线的维护难度大，且严重地影响母线的使用寿命。因此，现有的控制电机制动的方式使母线在电机制动时的工作可靠性差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电机制动控制方法及电机制动控制系统，有利于提升母线的工作可靠性，本发明的另一目的在提供一种缝纫机，其使用寿命有所提升。其具体方案如下：

本发明所提供的电机制动控制方法，包括：

将驱动器的当前母线电压与给定母线电压作差，并将二者的差值经比例积分PI调节得到电机在dq坐标系下的d轴控制电流；

将驱动器的当前d轴电流调整至所述d轴控制电流，以使所述驱动器的当前母线电压跟踪给定。

优选地，所述将驱动器的当前母线电压与给定母线电压作差之前，还包括：

对所述驱动器的当前母线电压进行低通滤波处理，得到稳定的当前母线电压。

优选地，根据电机的预设转速与限制电流之间的关系及当前的预设转速，确定d轴限制控制电流，并将d轴电流由所述d轴控制电流调整至d轴限制控制电流。

优选地，所述电机的预设转速与限制电流之间的关系具体为：

其中，I为电机的最大额定电流、K为电机的转矩常数、P为电机的额定功率、ω为电机的预设转速。

本发明所提供的一种电机制动控制系统，包括：

PI调节单元，用于将驱动器的当前母线电压与给定母线电压作差，并将二者的差值经比例积分PI调节得到电机在dq坐标系下的d轴控制电流；

电流调整单元，用于将所述驱动器的当前d轴电流调整至所述d轴控制电流，以使所述驱动器的当前母线电压跟踪给定。

优选地，还包括：

低通滤波单元，用于对所述驱动器的当前母线电压进行低通滤波处理以得到稳定的当前母线电压。

优选地，还包括：

电流限制单元，用于根据电机的预设转速与限制电流之间的关系及当前的预设转速，确定d轴限制控制电流，并将d轴电流由所述d轴控制电流调整至d轴限制控制电流。

本发明还提供一种缝纫机，包括缝纫机驱动电机，还包括如上任一项所述的用于控制所述缝纫机驱动电机的电机制动控制系统。

相对于背景技术，本申请所提供的一种电机制动控制方法，包括将驱动器的当前母线电压与给定母线电压作差，并将二者的差值经比例积分PI调节得到电机在dq坐标系下的d轴控制电流；将驱动器的当前d轴电流调整至d轴控制电流，以使驱动器的当前母线电压跟踪给定。

依据电机反馈的当前母线电压通过比例积分PI调节将当前d轴电流调整至d轴控制电流，当d轴控制电流增大时，电机损耗随之增加，使电机达到理想能量，从而转移电机母线上的多余能量，保证母线的电压稳定，避免母线电压超出电容极限，有利于延长母线电容的使用寿命，同时还因省去再生电阻和处理电路而降低母线的维护难度。因此，本申请提供所提供的电机制动控制方法有利于提升母线的工作可靠性。

本发明还提供一种电机制动控制系统，与上述电机制动方法具有相同的有益效果。

本发明还提供一种缝纫机，因电机制动稳定，故其使用寿命有所提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供工作线框示意图；

图2为当前母线电压过滤干扰信号前后的比较示意图；

图3为电机的预设转速与限制电流之间的关系图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供工作线框示意图；

本发明实施例公开了一种电机制动控制方法，该方法包括：

首先，将驱动器的当前母线电压与给定母线电压作差，并将二者的差值经比例积分PI调节得到电机在dq坐标系下的d轴控制电流。

其中，驱动器是安装于电机上的控制单元。驱动器通常内置有功率电容，功率电容的两端电压通常称为直流母线电压，也即母线电压，该母线电压经逆变器等器件处理后通过三相电源线输送至电机，从而控制电机转速。

驱动器的当前母线电压具体是指电机母线当前通过反馈电路反馈的母线电压。在反馈电路反馈母线电压之前，需利用采样电阻对母线电压进行采样，使母线电压由原来的0～311V转化为0～5V，以便获得低压的母线反馈电压。

给定母线电压通常是为了保证电机母线稳定的电压值，该电压值通常低于母线电容的极限电压值。通常情况下，给定母线电压为定值。

需要指出的是，为了保证当前母线电压稳定，在驱动器的当前母线电压与给定母线电压作差之前，需先将驱动器的当前母线电压进行低通滤波处理以得到稳定的当前母线电压。利用低通滤波器滤出母线电压中的高于截止频率的信号，从而除去母线电压中的干扰信号，以获得稳定的当前母线电压，并将稳定的当前母线电压与给定的母线电压作差，从而将稳定的当前母线电压与给定的母线电压的差值作为比例积分PI调节器的输入。

参考图2，图2为当前母线电压过滤干扰信号前后的比较示意图，在该图中，线条20的振幅较大，该线条为当前母线电压；相应地，线条21的振幅较小，该线条为滤波后的当前母线电压。

然后，将驱动器的当前d轴电流调整至d轴控制电流，以使驱动器的当前母线电压跟踪给定。

实际上，稳定的当前母线电压与给定的母线电压的差值便为当前母线电压的反馈误差，将该反馈误差作为比例积分PI调节器的输入。

具体地，依据获得d轴电流调节指令Id_ref1；其中，E_rr为当前母线电压的反馈误差值，K_p为PI调节器的增益，T_i为积分调节器的积分时间常数。

当电机接收到d轴电流调节指令Id_ref1后将驱动器的当前d轴电流调整至d轴控制电流，从而使d轴控制电流依据当前母线电压的反馈误差值E_rr的变化而变化，相应地，d轴控制电流便能够依据当前母线电压的变化而变化，以实现闭合控制。

跟踪给定是指跟踪量和给定量两个参数得到控制量，在该具体实施方式中，跟踪量是指驱动器的当前母线电压，给定量是指给定母线电压，控制量具体是指d轴控制电流。跟踪给定是指将跟踪量与给定量作差，将二者的差值作为比例积分PI调节的输入，从而得到控制量，然后利用控制量控制跟踪量跟踪给定量，也即使跟踪量尽可能等于给定量。

值得注意的是，在一些极端负载情况下，为了保证母线电压更稳定可靠，当d轴电流调节指令Id_ref1达到极限值时，若此时母线电压过高，将电机切换至自由滑行，以便保护母线电容，有利于进一步提升母线的工作可靠性。

接着，根据电机的预设转速与限制电流之间的关系及当前的预设转速，确定d轴限制控制电流，并将d轴电流由d轴控制电流调整至d轴限制控制电流，从而限定d轴电流。

具体依据公式限定d轴电流，其中，Id_max为最大d轴电流，Id_ref2为d轴电流限制指令。

当电机接收到d轴电流限制指令Id_ref2后将驱动器的当前d轴电流由d轴控制电流调整至d轴限制控制电流，以获得稳定的d轴电流，以便该稳定的d轴电流小于母线电容的极限电流，从而保证母线稳定。

需要指出的是，电机的预设转速与限制电流之间的关系具体依据公式

其中，I为电机的最大额定电流、K为电机的转矩常数、P为电机的额定功率、ω为电机的预设转速。

电机的预设转速与限制电流之间的关系可具体参考附图3，图3为电机的预设转速与限制电流之间的关系图。

相应地，本发明还提供一种电机控制系统，包括：

PI调节单元，用于将驱动器的当前母线电压与给定母线电压作差，并将二者的差值经比例积分PI调节得到电机在dq坐标系下的d轴控制电流。

电流调整单元，用于将驱动器的当前d轴电流调整至d轴控制电流，以使驱动器的当前母线电压跟踪给定。

此外，本发明还提供一种电机控制系统还包括：

低通滤波单元，用于对驱动器的当前母线电压进行低通滤波处理以得到稳定的当前母线电压。低通滤波单元具体为低通滤波器。

电流限制单元，用于根据电机的预设转速与限制电流之间的关系及当前的预设转速，确定d轴限制控制电流，并将d轴电流由所述d轴控制电流调整至所述d轴限制控制电流。

综上所述，本发明所提供的电机制动控制方法及电机制动控制系统，由于比例积分PI调节将当前d轴电流调整至d轴控制电流，进而通过调整d轴电流调整电机的转速，从而调整电机的磁力转矩，使磁力转矩降低电机的当前转速，进而降低电机的电流，以降低电机母线的电压。从能量守恒的角度考虑，相当于利用调整后的d轴电流转移母线的多余能量，保证母线能量稳定，同时保证母线的电压稳定，避免母线电压超出电容极限，有利于延长母线电容的使用寿命，同时还因省去再生电阻和处理电路而降低母线的维护难度。因此，本申请提供所提供的电机制动控制方法及电机控制系统有利于提升母线的工作可靠性。

另外，本发明还提供一种缝纫机，包括缝纫机驱动电机，还包括如上所述的用于控制所述缝纫机驱动电机的电机制动控制系统，因缝纫机驱动电机的制动较稳定，工作可靠性有所提高，故缝纫机的使用寿命便有所提升。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种电机制动控制方法及电机制动控制系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种电机制动控制方法，其特征在于，该方法包括：

将驱动器的当前母线电压与给定母线电压作差，并将二者的差值经比例积分PI调节得到电机在dq坐标系下的d轴控制电流；

将驱动器的当前d轴电流调整至所述d轴控制电流，以使所述驱动器的当前母线电压跟踪给定。

2.根据权利要求1所述的电机制动控制方法，其特征在于，所述将驱动器的当前母线电压与给定母线电压作差之前，还包括：

对所述驱动器的当前母线电压进行低通滤波处理，得到稳定的当前母线电压。

3.根据权利要求1至2任一项所述的电机制动控制方法，其特征在于，所述将驱动器的当前d轴电流调整至所述d轴控制电流之后，还包括：

根据电机的预设转速与限制电流之间的关系及当前的预设转速，确定d轴限制控制电流，并将d轴电流由所述d轴控制电流调整至d轴限制控制电流。

4.根据权利要求3所述的电机制动控制方法，其特征在于，所述电机的预设转速与限制电流之间的关系具体为：

其中，I为电机的最大额定电流、K为电机的转矩常数、P为电机的额定功率、ω为电机的预设转速。

5.一种电机制动控制系统，其特征在于，包括：

PI调节单元，用于将驱动器的当前母线电压与给定母线电压作差，并将二者的差值经比例积分PI调节得到电机在dq坐标系下的d轴控制电流；

电流调整单元，用于将驱动器的当前d轴电流调整至所述d轴控制电流，以使所述驱动器的当前母线电压跟踪给定。

6.根据权利要求5所述的电机制动控制系统，其特征在于，还包括：

低通滤波单元，用于对所述驱动器的当前母线电压进行低通滤波处理以得到稳定的当前母线电压。

7.根据权利要求6所述的电机制动控制系统，其特征在于，还包括：

电流限制单元，用于根据电机的预设转速与限制电流之间的关系及当前的预设转速，确定d轴限制控制电流，并将d轴电流由所述d轴控制电流调整至d轴限制控制电流。

8.一种缝纫机，其特征在于，包括缝纫机驱动电机，还包括如权利要求5至7任一项所述的用于控制所述缝纫机驱动电机的电机制动控制系统。