CN110022096A - 一种永磁调速电机控制装置及控制方法 - Google Patents

一种永磁调速电机控制装置及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110022096A
CN110022096A CN201810016850.9A CN201810016850A CN110022096A CN 110022096 A CN110022096 A CN 110022096A CN 201810016850 A CN201810016850 A CN 201810016850A CN 110022096 A CN110022096 A CN 110022096A
Authority
CN
China
Prior art keywords
torque
current
permanent
speed
input terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201810016850.9A
Other languages
English (en)
Inventor
谢艳芳
孙杰
成青衡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuhai Keming Intelligent Technology Co Ltd
Original Assignee
Zhuhai Keming Intelligent Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhuhai Keming Intelligent Technology Co Ltd filed Critical Zhuhai Keming Intelligent Technology Co Ltd
Priority to CN201810016850.9A priority Critical patent/CN110022096A/zh
Publication of CN110022096A publication Critical patent/CN110022096A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明提供了一种永磁调速电机控制装置及控制方法，该装置包括永磁电机、转速测量单元、永磁调速器、转矩观测器、转矩调节器、位置传感器、参考电流发生器、电流传感器、电流滞环跟踪控制器和逆变器；该方法永磁调速器分别有导体转子（采用的是双层筒形）、永磁转子（永磁转子与输出轴用直齿轮连接传递扭矩）；转矩调节器采用比例‑积分调节器，并且对永磁调速器和转矩调节器的输出进行限幅。本发明控制简单，可以有效地抑制电机转矩脉动，降低噪声，提高电机的动态响应和调速性能。

Description

一种永磁调速电机控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种永磁电机新型控制系统，属于电机控制领域。
背景技术
随着新能源汽车的新起,对能源和环境问题的日益关注，新能源汽车用驱动电机越来越受到人们的关注。电动汽车的电机运行工况要求驱动电动机在起始阶段必须具有较大的扭矩,以满足车辆低速行驶时起动加速度、爬坡能力以及坡停起动能力；在稳定运行时电流较小，在最高速度下还必须具有一定的转矩，以满足车辆高速行驶时所必需满足的牵引力。目前，电动汽车所采用的电机主要有直流电机、异步电机、开关磁阻电机、永磁无刷直流电机及永磁同步电机。直流电机控制简单、技术成熟，但由于存在电刷和换向器，运行可靠性受到影响。
永磁电机是在开关磁阻电机基础上发展起来的一种新型高效节能电机，电机结构呈双凸极，转子上无绕组，在定子(或转子)内嵌有高性能永磁体。当电机的永磁磁链增大时给绕组通入正电流，当磁链减小时给绕组通入负电流，就能在整个通电周期内产生正转矩，从而驱动电机转动。永磁电机集中了永磁无刷直流电机和开关磁阻电机的优点，具有结构简单、效率高、功率密度高，永磁材料用量少等优点，非常适合应用于电动汽车领域。但是，由于永磁电机的双凸极结构和电流换相会引起不小的转矩脉动，而转矩脉动会带来噪音、振动和转速的波动等问题，降低了电机运行性能，因此有必要采用合适的控制方法提高电机运行性能。
发明内容
技术问题：本发明要解决的技术问题是提供一种永磁调速电机控制装置及控制方法，解决永磁电机转矩脉动大的缺点，并提高电机的动态响应和调速性能。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
本发明公开了一种永磁电机新型控制系统，该系统包括永磁电机、转速测量单元、永磁调速器、转矩观测器、转矩调节器、位置传感器、参考电流发生器、电流传感器、电流滞环跟踪控制器和逆变器；其中，永磁电机的转速输出端与转速测量单元的转速输入端相连，转速测量单元的转速输出端和参考转速分别与转速计算器的输入端相连，转速计算器的输出端与永磁调速器的输入端相连；永磁电机的转矩输出端与转矩观测器的转矩输入端相连，转矩观测器的转矩输出端和永磁调速器的输出端分别与转矩计算器的输入端相连；永磁电机的位置输出端与位置传感器的位置输入端相连，位置传感器的位置输出端和参考电流发生器的位置输入端相连，转矩调节器的输出端与参考电流发生器的参考电流输入端相连，参考电流发生器的电流输出端与电流滞环跟踪控制器的参考电流输入端相连，永磁电机的电流输出端与电流传感器的电流输入端相连，电流传感器的电流输入端与电流滞环跟踪控制器的电流输入端相连。
电流滞环跟踪控制器的输出端与逆变器的输入端相连，逆变器的输出端与永磁电机的绕组相连。
本发明还公开了一种永磁电机的控制方法，该方法包括如下步骤：
通过转速测量单元测量电机的实际转速n，将所需的参考转速n*和实际转速n相减得到转速偏差量Δn；将转速偏差量Δn输入至永磁调速器，永磁调速器输出参考转矩Te*；通过转矩观测器实时检测电机的实际输出转矩Te，将参考转矩Te*和实际转矩Te相减得到转矩偏差量ΔTe；将转矩偏差量ΔTe输入至转矩调节器，转矩调节器输出参考电流幅值im*；通过位置传感器检测电机的转子位置角θ，将参考电流幅值im*和转子位置角θ输入到参考电流发生器内，发生器输出各相绕组的参考电流i各相*；电流传感器测量得到各相实际电流值i各相，各相实际电流值i各相相与各相绕组的参考电流i各相*相同时输入到电流滞环跟踪控制器内，得到脉宽调制PWM信号；脉宽调制PWM信号驱动逆变器的功率开关器件的开通与关断，直流电源经过逆变后驱动电机转动。
优选的，永磁调速器分别有导体转子(采用的是双层筒形)、永磁转子(永磁转子与输出轴用直齿轮连接传递扭矩)；转矩调节器采用比例-积分调节器，并且对永磁调速器和转矩调节器的输出进行限幅。
有益效果：
该控制方法引入了转矩环控制，在转速偏差过大的情况下(如电机起动或制动阶段)依然可以实时控制参考电流逼近最优值，显著减小转矩脉动。这样可以减小电机的振动和噪声，使电机起动平稳。
该控制方法中直接考虑了转矩的影响，在加减速或负载变化的动态过程中，可以获得更快速的转矩响应和调速性能。
在稳态运行过程中，转矩调节器抑制了电机输出转矩的脉动，改善了电机的稳态运行性能。
在电动汽车驱动应用中，上述三点有益效果意味着汽车无论是在起动、制动或加减速等动态过程中，还是在匀速行驶过程中，汽车都将更加平稳的行驶，改善了汽车的驾乘舒适性。汽车的加速度变大，刹车制动更加迅速，提升了安全性。
附图说明
图1是可以应用在本发明中的永磁电机的结构示意图。
图2为图1所示电机的绕组连接示意图。
图3是可以应用在图1所示电机的逆变器结构示意图。
图4为本发明的控制系统框图。

Claims (4)

1.一种永磁电机控制装置，其特征在于：该装置包括永磁电机、转速测量单元、永磁调速器、转矩观测器、转矩调节器、位置传感器、参考电流发生器、电流传感器、电流滞环跟踪控制器和逆变器；其中：
永磁电机的转速输出端与转速测量单元的转速输入端相连，转速测量单元的转速输出端和参考转速分别与转速计算器的输入端相连，转速计算器的输出端与永磁调速器的输入端相连；所述转速计算器通过转速测量单元测量电机的实际转速n，将所需的参考转速n*和实际转速n 相减得到转速偏差量Δn ；
永磁电机的转矩输出端与转矩观测器的转矩输入端相连，转矩观测器的转矩输出端和永磁调速器的输出端分别与转矩计算器的输入端相连；转矩计算器的输出端与转矩调节器的输入端相连；所述转矩计算器，将参考转矩Te* 和实际转矩Te 相减得到转矩偏差量ΔTe；
永磁电机的位置输出端与位置传感器的位置输入端相连，位置传感器的位置输出端和参考电流发生器的位置输入端相连，转矩调节器的输出端与参考电流发生器的参考电流输入端相连，参考电流发生器的电流输出端与电流滞环跟踪控制器的参考电流输入端相连；将转矩偏差量ΔTe 输入至转矩调节器，转矩调节器输出参考电流幅值im* ；通过位置传感器检测电机的转子位置角θ，将参考电流幅值im* 和转子位置角θ 输入到参考电流发生器内，发生器输出各相绕组的参考电流i*各相；
永磁电机的电流输出端与电流传感器的电流输入端相连，电流传感器的电流输出端与电流滞环跟踪控制器的电流输入端相连，
电流滞环跟踪控制器的输出端与逆变器的输入端相连，逆变器的输出端与永磁电机的绕组相连。
2.一种用于权利要求1 所述的永磁电机的控制方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
通过转速测量单元测量电机的实际转速n，将所需的参考转速n* 和实际转速n 相减得到转速偏差量Δn ；将转速偏差量Δn 输入至永磁调速器，永磁调速器输出参考转矩Te* ；通过转矩观测器实时检测电机的实际输出转矩Te，将参考转矩Te* 和实际转矩Te 相减得到转矩偏差量ΔTe ；将转矩偏差量ΔTe 输入至转矩调节器，转矩调节器输出参考电流幅值im*；通过位置传感器检测电机的转子位置角θ，将参考电流幅值im*和转子位置角θ输入到参考电流发生器内，发生器输出各相绕组的参考电流电流传感器测量得到各相实际电流值i 各相，各相实际电流值i 各相与各相绕组的参考电流同时输入到电流滞环跟踪控制器内，得到脉宽调制PWM 信号；脉宽调制PWM 信号驱动逆变器的功率开关器件的开通与关断，直流电源经过逆变后驱动电机转动。
3.根据权利要求2 所述的永磁电机的控制方法，其特征在于方法永磁调速器分别有导体转子（采用的是双层筒形）、永磁转子（永磁转子与输出轴用直齿轮连接传递扭矩）；转矩调节器采用比例- 积分调节器，并且对永磁调速器和转矩调节器的输出进行限幅。
4.根据权利要求2所述的永磁调速器，其特征于方法，以筒形加平面双耦合替代了单面耦合，实现了动力的无接触传送，转送扭力大且永磁转盘可沿轴向移动，改变和导体盘的距离及与导体筒啮合的有效部分，即可改变两者之间传递的扭矩，能实现可重复的、可调整的、可控制的输出扭矩和转速 实现调速节能的目的。
CN201810016850.9A 2018-01-09 2018-01-09 一种永磁调速电机控制装置及控制方法 Withdrawn CN110022096A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810016850.9A CN110022096A (zh) 2018-01-09 2018-01-09 一种永磁调速电机控制装置及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810016850.9A CN110022096A (zh) 2018-01-09 2018-01-09 一种永磁调速电机控制装置及控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110022096A true CN110022096A (zh) 2019-07-16

Family

ID=67187532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810016850.9A Withdrawn CN110022096A (zh) 2018-01-09 2018-01-09 一种永磁调速电机控制装置及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110022096A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113035087A (zh) * 2021-04-29 2021-06-25 江西应用技术职业学院 一种思政课用知识竞赛积分装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101789738A (zh) * 2010-03-05 2010-07-28 东南大学 双凸极永磁电机控制装置及控制方法
CN101800465A (zh) * 2010-04-02 2010-08-11 王荣松 永磁调速器
CN104852552A (zh) * 2015-05-26 2015-08-19 广西传建工业技术有限公司 永磁调速器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101789738A (zh) * 2010-03-05 2010-07-28 东南大学 双凸极永磁电机控制装置及控制方法
CN101800465A (zh) * 2010-04-02 2010-08-11 王荣松 永磁调速器
CN104852552A (zh) * 2015-05-26 2015-08-19 广西传建工业技术有限公司 永磁调速器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113035087A (zh) * 2021-04-29 2021-06-25 江西应用技术职业学院 一种思政课用知识竞赛积分装置
CN113035087B (zh) * 2021-04-29 2022-05-27 江西应用技术职业学院 一种思政课用知识竞赛积分装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101789738B (zh) 双凸极永磁电机控制装置及控制方法
CN102075128B (zh) 转子磁分路混合励磁同步电机驱动系统及其电流控制方法
CN105515479B (zh) 一种表贴式永磁同步发电机弱磁控制方法
CN108390602B (zh) 一种混合励磁同步电机直接预测功率控制方法
CN102577084B (zh) 通过门控脉宽调制驱动的无刷直流马达的慢速操作
CN101931353B (zh) 汽车空调风扇用无刷直流电机控制方法
CN107453671A (zh) 基于电流的六步控制
CN101534086A (zh) 基于cpld的电动车用开关磁阻电机的控制装置及方法
CN101761284B (zh) 轨道交通安全门的控制器
CN103762924A (zh) 一种永磁同步电机扭矩输出控制系统
CN109150042A (zh) 一种表面式永磁同步电机前馈解耦弱磁控制方法
CN103595324B (zh) 一种混合励磁电机弱磁控制方法
CN102611369B (zh) 电动汽车专用开关磁阻电机调速系统
CN104158371A (zh) 同步电机和具有其的电机控制系统及控制方法
CN107294463A (zh) 轴向电励磁复合转子周向错位磁阻电机控制系统及方法
CN110266221A (zh) 一种电动汽车用无刷直流电机回馈制动控制系统
CN112693327A (zh) 一种降低非工作损耗的新能源永磁整车控制子系统、方法及车辆
Gupta et al. Field oriented control of PMSM during regenerative braking
CN103391034A (zh) 电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器及方法
CN202696533U (zh) 一种变速永磁交流发电机系统
CN110022096A (zh) 一种永磁调速电机控制装置及控制方法
CN103580561A (zh) 高压断路器线圈激磁直流电机机构的控制装置及控制方法
CN109802619A (zh) 一种永磁同步电机初始电角度的消除方法
CN2922268Y (zh) 三相双全控桥功率器件拓扑控制装置
CN209462236U (zh) 一种新型永磁同步电机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20190716

WW01 Invention patent application withdrawn after publication