CN203135776U - 高精度位置控制开关磁阻电机控制器 - Google Patents

Abstract

一种高精度位置控制开关磁阻电机控制器，属于电机控制技术领域。高阶运动曲线产生器的输出端与前馈控制器的输入端连接、另一输出端的输出信号与开关磁阻电机的输出信号经运算后输送给PDFF控制器，PDFF控制器的输出端与振动抑制控制器的输入端连接，振动抑制控制器的输出信号与前馈控制器的输出信号以及速度反馈控制器的输出信号经运算后输送给力矩控制器的输入端，力矩控制器的输出端与开关磁阻电机的输入端连接，力矩控制器的另一输入端连接相位校正器，相位校正器的输入端和速度反馈控制器的输入端共同连接至开关磁阻电机的输出端。优点：提高系统快速性，抑制机械谐振；提升电机高速性能，减少振动的发生，降低发热损耗。

Description

高精度位置控制开关磁阻电机控制器

技术领域

本实用新型属于电机控制技术领域，具体涉及一种高精度位置控制开关磁阻电机控制器。

背景技术

开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统后的最新一代无极调速系统。开关磁阻电机结构简单、高效节能、调速性能好、可靠性高，且无需使用磁铁等稀有金属材料，因此现在适用范围越来越广，已成功地应用于电动车驱动、通用工业、家用电器和纺织机械等各个领域。传统的开关磁阻电机大部分都采用简单的调速控制器，控制器内包含控制电路与功率变换器。控制器通过电子电路控制功率开关器件的导通与关断，功率开关器件又控制电动机各相绕组的导通与关断，从而使电动机旋转，旋转方向与电流方向无关。通过控制绕组导通与关断的顺序，可以控制电动机的旋转方向，通过控制绕组的电流及开通与关断角度可以控制电动机的转速。这样的设计结构一般存在如下缺点：不能实现精确的位置控制；系统的快速性差，不能抑制机械谐振；高速时容易发生振动，且效率下降，发热量大、损耗较高等等。

鉴于上述已有技术，有必要对现有的开关磁阻电机控制器加以改进，为此，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种高精度位置控制开关磁阻电机控制器，能够实现精确的位置定位控制，系统的快速性好并抑制了机械谐振，在提升电机高速性能的同时减少振动，由此降低发热损耗。

本实用新型的目的是这样来达到的，一种高精度位置控制开关磁阻电机控制器，包括高阶运动曲线产生器、前馈控制器、PDFF（Pseudo-Derivative-Feedback with Feed-Forward具有前馈的伪微分反馈）控制器、振动抑制控制器、速度反馈控制器、力矩控制器以及相位校正器，所述的高阶运动曲线产生器的一输出端与前馈控制器的输入端连接，高阶运动曲线产生器的另一输出端的输出信号与开关磁阻电机的输出信号经运算后输送给PDFF控制器，PDFF控制器的输出端与振动抑制控制器的输入端连接，振动抑制控制器的输出信号与前馈控制器的输出信号以及速度反馈控制器的输出信号经运算后输送给力矩控制器的一输入端，力矩控制器的输出端与开关磁阻电机的输入端连接，力矩控制器的另一输入端连接相位校正器，相位校正器的输入端和速度反馈控制器的输入端共同连接至开关磁阻电机的输出端。

在本实用新型的一个具体的实施例中，所述的高阶运动曲线产生器的另一输出端的输出信号与所述的开关磁阻电机的输出信号相减后输送给所述的PDFF控制器。

在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述的振动抑制控制器的输出信号加上前馈控制器的输出信号并减去速度反馈控制器的输出信号后输送给所述的力矩控制器。

本实用新型由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是：通过PDFF控制器并结合振动抑制算法，大大提高了系统快速性，并抑制了机械谐振；通过相位校正器，大大提升了电机高速性能，减少了振动的发生，从而有效降低发热损耗，由此使得整个设计方案实现了精确的位置定位控制。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

具体实施方式

为了使公众能充分了解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本实用新型的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。

请参阅图1，一种高精度位置控制开关磁阻电机控制器，包括高阶运动曲线产生器1、前馈控制器2、PDFF控制器3、振动抑制控制器4、速度反馈控制器5、力矩控制器6以及相位校正器7。所述的高阶运动曲线产生器1的一输出端与前馈控制器2的输入端连接，高阶运动曲线产生器1的另一输出端的输出信号与开关磁阻电机8的输出信号经运算后输送给PDFF控制器3，在本实施例中，是所述的高阶运动曲线产生器1的另一输出端的输出信号与所述的开关磁阻电机8的输出信号相减后输送给所述的PDFF控制器3。PDFF控制器3的输出端与振动抑制控制器4的输入端连接，振动抑制控制器4的输出信号与前馈控制器2的输出信号以及速度反馈控制器5的输出信号经运算后输送给力矩控制器6的一输入端，在本实施例中，是所述的振动抑制控制器4的输出信号加上前馈控制器2的输出信号并减去速度反馈控制器5的输出信号后输送给所述的力矩控制器6。力矩控制器6的输出端与开关磁阻电机8的输入端连接，力矩控制器6的另一输入端连接相位校正器7，相位校正器7的输入端和速度反馈控制器5的输入端共同连接至开关磁阻电机8的输出端。

请再参阅图1，当需要控制开关磁阻电机8运转时，首先由高阶运动曲线产生器1产生一条平滑运动控制轨迹，这个电压信号分两路对外输出，一路输送给前馈控制器2，所述的前馈控制器2的输出信号用于叠加到振动抑制控制器4和速度反馈控制器5的控制量上，能有效补偿控制系统产生的相位滞后，大大提高控制系统带宽，从而减少系统动态误差和系统整定时间；另一路输出信号与开关磁阻电机8的输出信号相减后输送给PDFF控制器3，所述的PDFF控制器3实现位置控制，它与传统的PID控制器相比，能有效提高系统带宽。PDFF控制器3的输出端与振动抑制控制器4的输入端连接，振动抑制控制器4用于抑制电机和机械传动系统的机械谐振，由此提高机械的系统寿命。振动抑制控制器4的输出信号与前馈控制器2的输出信号相加并与速度反馈控制器5的输出信号相减后输送给力矩控制器6，其中，速度反馈控制器5和力矩控制器6分别用于实现速度和力矩的控制。力矩控制器6输出的电压信号发送给开关磁阻电机8，开关磁阻电机8把电能转化成机械运动。力矩控制器6的另一输入端连接相位校正器7的输出端，相位校正器7的输入端和速度反馈控制器5的输入端共同连接至开关磁阻电机8的输出端，其中的相位校正器7用于补偿开关磁阻电机8换向时系统产生的滞后，减小力矩波动并提高系统效率，从而降低系统能量损耗和发热，提高系统寿命，完善电机高速性能，实现节能环保。

Claims (3)

1.一种高精度位置控制开关磁阻电机控制器，其特征在于包括高阶运动曲线产生器（1）、前馈控制器（2）、PDFF控制器（3）、振动抑制控制器（4）、速度反馈控制器（5）、力矩控制器（6）以及相位校正器（7），所述的高阶运动曲线产生器（1）的一输出端与前馈控制器（2）的输入端连接，高阶运动曲线产生器（1）的另一输出端的输出信号与开关磁阻电机（8）的输出信号经运算后输送给PDFF控制器（3），PDFF控制器（3）的输出端与振动抑制控制器（4）的输入端连接，振动抑制控制器（4）的输出信号与前馈控制器（2）的输出信号以及速度反馈控制器（5）的输出信号经运算后输送给力矩控制器（6）的一输入端，力矩控制器（6）的输出端与开关磁阻电机（8）的输入端连接，力矩控制器（6）的另一输入端连接相位校正器（7），相位校正器（7）的输入端和速度反馈控制器（5）的输入端共同连接至开关磁阻电机（8）的输出端。

2.根据权利要求1所述的高精度位置控制开关磁阻电机控制器，其特征在于所述的高阶运动曲线产生器（1）的另一输出端的输出信号与所述的开关磁阻电机（8）的输出信号相减后输送给所述的PDFF控制器（3）。

3.根据权利要求1所述的高精度位置控制开关磁阻电机控制器，其特征在于所述的振动抑制控制器（4）的输出信号加上前馈控制器（2）的输出信号并减去速度反馈控制器（5）的输出信号后输送给所述的力矩控制器（6）。

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