一种多直流电机并联系统及电流控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多直流电机并联系统及电流控制方法，将位置传感器经转速计算单元得到的速度反馈到速度调节模块，将永磁同步电机电流检测传感器得到的电机电流经电流重构计算单元得到电流值并反馈至电流调节模块；将参考速度和反馈速度信号在速度比较器的作用下得到速度误差，在PI控制器的作用下得到电流；经参考电流计算单元得到参考电流；将得到的参考电流和重构获得的电流值在电流比较器的作用下得到电流误差，然后在滞环控制比较器的作用下得到占空比；将占空比经过PWM脉冲宽度调制单元得到脉冲控制信号，进而通过控制(n+1)相逆变器中开关管的通断来驱动电机的运转。本发明专利技术在满足生产需求的条件下，同时能够降低总谐波失真率，并提高工业生产的安全性，减少能源消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种多直流电机并联系统及电流控制方法
本专利技术属于多电机控制
，具体涉及一种多直流电机并联系统及电流控制方法。
技术介绍
在工业生成中，例如水泥窑、造纸、纺织等，为了提高驱动系统结构的灵活性、减小电机体积、降低能耗，多台电机协同驱动控制系统被大量应用。与三角载波相比，滞环比较控制器以其无需载波，硬件电路简单，实时控制方式等优点，成为了多电机协同驱动控制系统的重要研究方向。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种多直流电机并联系统及电流控制方法，能够提高驱动系统的灵活性、减小电机占用面积、降低能源消耗，具有实时性、高精度、高可靠性。本专利技术采用以下技术方案：一种多直流电机并联电流控制方法，包括以下步骤：S1、系统初始化，将位置传感器经转速计算单元得到的速度ω1、…、ωn反馈到速度调节模块，将永磁同步电机电流检测传感器得到的电机电流X1、…、Xn经电流重构计算单元得到电流值I1、…、In+1并反馈至电流调节模块；S2、将参考速度ω1ref、…、ωnref和步骤S1的反馈速度信号ω1、ω2在速度比较器的作用下得到速度误差ew1、…、ewn，速度误差ew1、…、ewn在PI控制器的作用下得到电流Im1、…、Imn；S3、将步骤S2得到的电流Im1、…、Imn经参考电流计算单元得到参考电流I1ref、…、I(n+1)ref；S4、将步骤S3中得到的参考电流I1ref、…、I(n+1)ref和步骤S1重构获得的电流值I1、…、In+1在电流比较器的作用下得到电流误差eI1、…、eI(n+1)，电流误差eI1、…、eI(n+1)在滞环控制比较器的作用下得到占空比H1、…、Hn+1；S5、将步骤S4中得到的占空比H1、…、Hn+1经过PWM脉冲宽度调制单元得到脉冲控制信号，进而通过控制(n+1)相逆变器中开关管的通断来驱动电机的运转。具体的，步骤S2中，速度误差ew1、…、ewn具体为：ewi＝wiref-wi电流Im1、…、Imn为：Imi＝KPewi+KI∫ewidt其中，i＝1，…，n，KP和KI为控制增益。具体的，步骤S3中，参考电流I1ref、…、I(n+1)ref具体为：具体的，步骤S4中，电流滞环比较控制器的输出Hi具体为：其中，Q表示与上一时刻输出的值相等，δ为滞环比较控制器的阈值，eIi为电流误差且为滞环比较控制器的输入。进一步的，电流误差eIi具体为：eIi＝Iiref-Ii。具体的，，步骤S5中，PWM脉冲宽度调制单元产生的控制逆变器开关管通断的脉冲信号，开关逻辑生成函数为：其中，i＝1，…，n+1，输出的脉冲控制信号1和0电平控制桥臂上下开关管的通断。本专利技术的另一个技术方案是，一种多直流电机并联系统，采用权利要求1所述的电流控制方法，包括n个PI控制器，n个PI控制器依次连接参考电流计算单元、电流滞环控制比较器、PWM脉冲宽度调制单元、n+1相电压源型逆变器和n个并联的直流电机，直流电机M1、…、Mn与直流电源相连，位置传感器通过转速计算单元与速度调节模块连接，永磁同步电机电流检测传感器经电流重构计算单元与电流调节模块连接，将位置传感器经转速计算单元得到的电机转速和参考转速在PI控制器的作用下得到电流值，电流值经参考电流计算单元得到的参考电流与电机电流经过电流重构计算单元得到的电流值在电流调节模块作用下得到电流误差，电流误差在电流滞环控制比较器作用下得到占空比，经PWM脉冲宽度调制单元得到两路控制逆变器中的每个桥臂上下功率开关管通断的互补信号，分别控制电压源型逆变器中的每个桥臂上下功率开关管的通断，通过改变参考速度实现电机反向运行。具体的，n+1相电压源型逆变器包括n+1个桥臂L1、…、Ln+1和2(n+1)个功率开关管T1、…、T2(n+1)，第一桥臂L1包括串联连接的开关管T1和T2，第n桥臂Ln包括串联连接的开关器T2n-1和T2n，第(n+1)桥臂Ln+1包括串联连接的开关器T2n+1和T2n+2；功率开关管T1与功率开关管T2的中点为节点a1点，功率开关管T2n-1与功率开关管T2n的中点为节点an点，功率开关管T2n+1与功率开关管T2n+2的中点为节点an+1点，将节点a1、…、an、an+1与n个并联的电机连接；(n+1)个桥臂L1、…、Ln+1并联后与公共直流电源连接。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种多直流电机并联电流控制方法，通过电流滞环控制比较器得到的占空比信号经过PWM脉冲宽度调制单元得到两路互补的脉冲控制信号，控制电压源型逆变器中的开关管的通断，进而得到电机电枢绕组中的电压正负驱动电机运行，能够实现电流输出响应快、超调小且波形平稳，保证电机在预定范围内更好的运行，同时满足实际生产生活的需要，能够在水泥窑、造纸、纺织等工业中被大量的应用。提高驱动系统的灵活性、减小电机占用面积、降低能源消耗，而且该控制方法具有实时性、高精度、高可靠性，增加负载能力，控制方法中的滞环电流比较器因其无需载波、降低成本、实时反应等优点而被采用；采用双闭环系统，能够减少误差，提高控制精度，保证电机稳定运行。进一步的，通过步骤S2中，参考转速与经过转速计算单元得到的速度能够构成负反馈回路，在PI控制器的作用下，得到电流值。该负反馈回路能够降低转速误差，同时，经过控制器能够得到控制电机的电流值。进一步的，通过步骤S3经过电流计算单元可以得到参考电流值，得到的电流值经过一定的合成方式即参考电流计算单元得到参考电流值，作为滞环比较控制器的输入端。进一步的，通过步骤S4能够降低电流误差将参考电流值与经过电流计算单元得到电流值构成负反馈回路，能够降低控制电机输出的电流误差值。同时，在滞环比较控制器的作用下得到控制PWM脉冲生产单元的输入脉冲占空比信号。进一步的，步骤S4中的占空比信号在PWM脉冲生产单元作用下产生控制逆变器开关管的通断信号，进而能够驱动电机进行四象限运转。由于采用数字电路信号，因此具有抗干扰能力强和能够远距离传输信号等优点进一步的，电流滞环控制比较器得到的占空比信号经过PWM脉冲宽度调制单元得到两路互补的脉冲控制信号，控制电压源型逆变器中的开关管的通断，进而得到电机电枢绕组中的电压正负驱动电机运行。不仅提高了运行的负载能力，而且进一步保证电机工作的安全性。一种多直流电机并联系统，采用多电机并联，能够突破单电机运作能力的局限性，同时能够保证工业生产的稳定运行，电流滞环比较器不需要载波，硬件电路简单，可降低实际生成应用的成本，且属于实时控制方式，可实现电流的快速响应，同时电流跟随性能快、误差小。综上所述，本专利技术在满足生产需求的条件下，同时能够降低总谐波失真率，并提高工业生产的安全性，减少能源消耗。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多直流电机并联电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、系统初始化，将位置传感器经转速计算单元得到的速度ω

【技术特征摘要】
1.一种多直流电机并联电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、系统初始化，将位置传感器经转速计算单元得到的速度ω1、…、ωn反馈到速度调节模块，将永磁同步电机电流检测传感器得到的电机电流X1、…、Xn经电流重构计算单元得到电流值I1、…、In+1并反馈至电流调节模块；
S2、将参考速度ω1ref、…、ωnref和步骤S1的反馈速度信号ω1、ω2在速度比较器的作用下得到速度误差ew1、…、ewn，速度误差ew1、…、ewn在PI控制器的作用下得到电流Im1、…、Imn；
S3、将步骤S2得到的电流Im1、…、Imn经参考电流计算单元得到参考电流I1ref、…、I(n+1)ref；
S4、将步骤S3中得到的参考电流I1ref、…、I(n+1)ref和步骤S1重构获得的电流值I1、…、In+1在电流比较器的作用下得到电流误差eI1、…、eI(n+1)，电流误差eI1、…、eI(n+1)在滞环控制比较器的作用下得到占空比H1、…、Hn+1；
S5、将步骤S4中得到的占空比H1、…、Hn+1经过PWM脉冲宽度调制单元得到脉冲控制信号，进而通过控制(n+1)相逆变器中开关管的通断来驱动电机的运转。


2.根据权利要求1所述的多直流电机并联系统及电流控制方法，其特征在于，步骤S2中，速度误差ew1、…、ewn具体为：
ewi＝wiref-wi
电流Im1、…、Imn为：
Imi＝KPewi+KI∫ewidt
其中，i＝1，…，n，KP和KI为控制增益。


3.根据权利要求1所述的多直流电机并联系统及电流控制方法，其特征在于，
步骤S3中，参考电流I1ref、…、I(n+1)ref具体为：



计算电流I1、…、In+1具体为：



其中，X1、…、Xn是通过永磁同步电机电流检测传感器得到的电机电流。


4.根据权利要求1所述的多直流电机并联系统及电流控制方法，其特征在于，
步骤S4中，电流滞环比较控制器的输出Hi具体为：



其中，Q表示与上一时刻输出的值相等，δ为滞环比较控制器的阈值，eIi为电流误差且为滞环比较控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟华，王炜，罗黎明，赵国璋，马义波，董建威，赵宇，
申请(专利权)人：苏州博睿测控设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32