CN116317782A - 一种变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法 - Google Patents

一种变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116317782A
CN116317782A CN202310079327.1A CN202310079327A CN116317782A CN 116317782 A CN116317782 A CN 116317782A CN 202310079327 A CN202310079327 A CN 202310079327A CN 116317782 A CN116317782 A CN 116317782A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inertia
variable moment
permanent magnet
direct current
moment
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.)
Pending
Application number
CN202310079327.1A
Other languages
English (en)
Inventor
王宏
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.)
Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
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 Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology filed Critical Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority to CN202310079327.1A priority Critical patent/CN116317782A/zh
Publication of CN116317782A publication Critical patent/CN116317782A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/18—Estimation of position or speed
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • 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
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • 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
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • 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
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/34—Arrangements for starting

Abstract

本发明涉及一种电机控制技术，尤其为一种变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法，包括如下步骤：步骤1：获取永磁无刷直流电机负载的变转动惯量的变动因子信息；步骤2：建立起变转动惯量因子参数表，并获取其误差信息，结合实际产品的经验参数进行修正；步骤3：通过拉普拉斯运算并获得对应的控制结构图；步骤4：针对变转动惯量的大小与永磁无刷直流电机的过载能力，建立软启动优化参数表。本发明通过控制结构图以及相关因子的参数表实现变转动惯量和变转动惯量下的复杂负载的稳定启动及稳定运行控制，实现零转速超调量控制和零电流超调量控制，具有非常高的电机控制应用价值。

Description

一种变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，尤其是一种变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法。
背景技术
制冷行业对低能耗、小空间、绿色节能和无极调速等产品的需求越来越多，传统的交流电机驱动的电机产品出现逐步缩减的趋势，而外转子永磁无刷直流电机驱动轴流电机的方案由于自身具有无极调速、力矩大、风叶与电机一体化设计、能够缩减空间和效率高等特点，越来越得到市场的认可与青睐。而永磁无刷直流电机本身除了具有很多优点外，它也有其不足之处与实现上的难点：一方面变转动惯量难以实现转速的快速收敛，其转速超调量较大，电机安装在设备或冷却系统中容易导致与系统发生共振，产生异常的振动或噪音，尤其是多电机成套系统设备的应用情况，其异常的运行效果更加明显，甚至可能导致整个系统设备无法正常工作，抗外界负载干扰能力弱。另一方面就是阶跃响应输入的转速相应时间较长，无极调速时与转动惯量不匹配导致控制系统振荡，引起电机在系统中发出异常的噪音。再一方面就是大转速超调量引起的大启动电流冲击，容易导功率器件击穿或产生大电流的电磁兼容干扰，影响启动的可靠性等。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法，以解决上述背景技术中提出的缺陷。
本发明采用的技术方案如下：
提供一种变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法，包括如下步骤：
步骤1：获取永磁无刷直流电机负载的变转动惯量的变动因子信息；
步骤2：建立起变转动惯量因子参数表，并获取其误差信息，结合实际产品的经验参数进行修正；
步骤3：通过拉普拉斯运算并获得对应的控制结构图；
步骤4：针对变转动惯量的大小与永磁无刷直流电机的过载能力，建立软启动优化参数表。
所述步骤1包括：变动转动惯量为：
Figure BDA0004066959490000011
所述步骤2中，获取误差信息后，将对误差进行优化处理。
所述电机设计的过载能力余量为20％。
所述步骤二中，建立起变转动惯量因子参数表，永磁无刷直流电机的传递函数为：
Figure BDA0004066959490000021
其中KT为电机的转矩系数，Bv为电机的黏滞系数，λF为负载变动因子，τF为风叶效率变动因子，ke为转动量，ra为转动速率，J为转动惯量，Ω为电机的机械角速度，La负载变动因子，
Figure BDA0004066959490000022
为变动转动惯量。
所述变转动惯量因子参数表含速度估测与负载的匹配结果。
所述步骤3中，变转动惯量下转子负载的机械角度拉普拉斯算法为：
Figure BDA0004066959490000023
其中KT为电机的转矩系数，Bv为电机的黏滞系数，λF为负载变动因子，τF为风叶效率变动因子，ke为转动量，ra为转动速率，J为转动惯量，Ra为转动变量，β为抑制系数，Ω为电机的机械角速度，La负载变动因子。
所述步骤4中，启动的瞬间，还未获得霍尔元件的位置信号时，通过速度估测来解决变转动惯量负载的启动问题，根据不同转速下建立相关因子的参数表，采用插值的方式调用其因子参数。
本发明提供的一种变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法，针对外转子永磁无刷直流电机驱动变转动惯量轴流电机的特殊负载，针对其不足的特性，通过控制技术解决其实际的运行问题，能够让电机实现速的速度收敛，大幅度减小阶跃响应输入的转速相应时间，大幅度缩短转速稳定的建立时间，增加电机的抗外界负载干扰能力，实现顺风启动和逆风启动，实现运行过程中的抗大逆风稳速运行，增强了运行的可靠性与安全性。
附图说明
图1为本发明优选实施例的方法流程图；
图2为本发明提供的变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法结构框图；
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，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。
参照图1-2，发明优选实施例提供了一种永磁无刷直流电机控制方法，包括如下步骤：
步骤1：获取永磁无刷直流电机负载的变转动惯量的变动因子信息；
步骤2：建立起变转动惯量因子参数表，并获取其误差信息，结合实际产品的经验参数进行修正；
步骤3：通过拉普拉斯运算并获得对应的控制结构图；
步骤4：针对变转动惯量的大小与永磁无刷直流电机的过载能力，建立软启动优化参数表。
先获取变动转动惯量为：
Figure BDA0004066959490000031
获取误差信息后，将对误差进行优化处理，且电机设计的过载能力余量为20％。
之后建立起变转动惯量因子参数表，永磁无刷直流电机的传递函数为：
Figure BDA0004066959490000032
其中KT为电机的转矩系数，Bv为电机的黏滞系数，λF为负载变动因子，τF为风叶效率变动因子，ke为转动量，ra为转动速率，J为转动惯量，Ω为电机的机械角速度，La负载变动因子，
Figure BDA0004066959490000033
为变动转动惯量。
变转动惯量因子参数表含速度估测与负载的匹配结果。
变转动惯量下转子负载的机械角度拉普拉斯算法为：
Figure BDA0004066959490000034
其中KT为电机的转矩系数，Bv为电机的黏滞系数，λF为负载变动因子，τF为风叶效率变动因子，ke为转动量，ra为转动速率，J为转动惯量，Ra为转动变量，β为抑制系数，Ω为电机的机械角速度，La负载变动因子。
启动的瞬间，还未获得霍尔元件的位置信号时，就只能通过速度估测来解决变转动惯量负载的启动问题。所以，速度估测与负载的匹配是控制器设计的算法核心之一。在整个电机的启动和运行过程中，其关键在于转子负载变动控制策略部分，就是需要在算法中考虑到
Figure BDA0004066959490000041
的变转动惯量因素，以及考虑到转子的负载变动因子λF和风叶效率变动因子τF，同时考虑到永磁无刷直流电机本身的黏滞系数Bv。根据不同转速下建立这些相关因子的参数表，采用插值的方式调用其因子参数，这样就能够根据实际负载获取同一控制方式下的不同数值，实现电机的软启动与稳定运行
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：获取永磁无刷直流电机负载的变转动惯量的变动因子信息；
步骤2：建立起变转动惯量因子参数表，并获取其误差信息，结合实际产品的经验参数进行修正；
步骤3：通过拉普拉斯运算并获得对应的控制结构图；
步骤4：针对变转动惯量的大小与永磁无刷直流电机的过载能力，建立软启动优化参数表。
2.根据权利要求1所述的变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法，其特征在于：所述步骤1包括：变动转动惯量为：
Figure FDA0004066959480000011
3.根据权利要求1所述的变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法，其特征在于：所述步骤二中，获取误差信息后，将对误差进行优化处理。
4.根据权利要求1所述的变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法，其特征在于：电机设计的过载能力余量为20％。
5.根据权利要求1所述的变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法，其特征在于：所述步骤二中，建立起变转动惯量因子参数表，永磁无刷直流电机的传递函数为：
Figure FDA0004066959480000012
其中KT为电机的转矩系数，Bv为电机的黏滞系数，λF为负载变动因子，τF为风叶效率变动因子，ke为转动量，ra为转动速率，J为转动惯量，Ω为电机的机械角速度，La负载变动因子，
Figure FDA0004066959480000013
为变动转动惯量。
6.根据权利要求4所述的变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法，其特征在于：变转动惯量因子参数表含速度估测与负载的匹配结果。
7.根据权利要求1所述的变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法，其特征在于：所述步骤3中，变转动惯量下转子负载的机械角度拉普拉斯算法为：
Figure FDA0004066959480000014
其中KT为电机的转矩系数，Bv为电机的黏滞系数，λF为负载变动因子，τF为风叶效率变动因子，ke为转动量，ra为转动速率，J为转动惯量，Ra为转动变量，β为抑制系数，Ω为电机的机械角速度，La负载变动因子。
8.根据权利要求1所述的变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法，其特征在于：所述步骤4中，启动的瞬间，还未获得霍尔元件的位置信号时，通过速度估测来解决变转动惯量负载的启动问题，根据不同转速下建立相关因子的参数表，采用插值的方式调用其因子参数。
CN202310079327.1A 2023-02-08 2023-02-08 一种变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法 Pending CN116317782A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310079327.1A CN116317782A (zh) 2023-02-08 2023-02-08 一种变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310079327.1A CN116317782A (zh) 2023-02-08 2023-02-08 一种变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116317782A true CN116317782A (zh) 2023-06-23

Family

ID=86815855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310079327.1A Pending CN116317782A (zh) 2023-02-08 2023-02-08 一种变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116317782A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102710208B (zh) 基于温度变化的永磁同步电机自适应控制方法
JP4566100B2 (ja) 電動機の駆動装置
WO2019227860A1 (zh) 永磁同步电机的永磁磁链的辨识方法及辨识装置
CN111245321B (zh) 内嵌式永磁同步电机的最大转矩电流比及弱磁标定方法
CN111431446B (zh) 马达控制方法与装置
Kubota et al. Stable operation of adaptive observer based sensorless induction motor drives in regenerating mode at low speeds
CN105099319A (zh) 控制感应电机的装置
CN112003524A (zh) 一种减少永磁同步电机无速度传感器滑模控制抖振的方法
CN111682813A (zh) 一种基于扰动观测器的永磁同步电机滑模控制方法
CN116317782A (zh) 一种变转动惯量永磁无刷直流电机控制方法
CN110995109B (zh) 一种交流调磁型记忆电机直接转矩磁链控制方法
JP2008295204A (ja) モータ制御装置及びモータ制御方法
CN111162714A (zh) 考虑参数失配的多相储能永磁电机鲁棒预测转矩控制方法、系统及介质
JP3691269B2 (ja) モータ制御装置
CN110529979A (zh) 一种电机控制方法、装置以及空调器
CN109245634B (zh) 一种变转动惯量永磁同步电机控制方法
CN111030404B (zh) 电机及其控制方法
JP7115360B2 (ja) 電動圧縮機
Nikzad et al. DTC-SVPWM method for PMSM control using a fuzzy stator resistance estimator
Abianeh Chattering-free classical variable structure direct torque controlled IPM synchronous motor drive by using PI controller within boundary layer
JPH09168299A (ja) 誘導電動機
KR20210016155A (ko) 위치 센서리스 컨트롤을 위한 ａｆｐｍ 브러시리스 ｄｃ 모터의 기동 방법
TWI747244B (zh) 切換式磁阻馬達之開關控制方法與控制系統
CN115378340B (zh) 一种基于转子磁链定向的vf控制方法
JP2013192396A (ja) モータ駆動装置

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