直流无刷电机的速度控制装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种直流无刷电机的速度控制装置，包括坐标变换部、位置速度推算部、速度控制部、电流控制部、处理部，位置速度推算部接收极坐标的磁场电流和转矩电流，推算出与极坐标的感应系数相关的电机的速度推算值和转子位置，速度控制部通过处理来自外部的速度指令值和速度推算值，产生极坐标的电流指令值，电流控制部把电流指令值转换成磁场电压指令值和转矩电压指令值，处理部让速度控制部在额定转矩控制和磁场消弱控制中择一执行，通过进行最佳磁场消弱控制，降低耗电量和噪音。

【技术实现步骤摘要】
直流无刷电机的速度控制装置及其方法
本专利技术涉及直流无刷电机的速度控制装置和方法领域，尤其涉及通过最佳磁场消弱控制而降低耗电和噪音的直流无刷电机的速度控制装置和其方法。
技术介绍
已有技术的感应电机工作时，按旋转速度产生自感电压，这种自感电压和转速成正比，随着提速，偶尔会超过了电机上的驱动电压。为了避免此现象，进行磁场消弱控制，让磁场和转速成反比，消弱磁场。随着电机转速的增加，磁场以反比的关系而消弱，降低扭矩，以防出现自感电压超过驱动电压的现象。但是，让磁场以和电机转速成反比地消弱时，在高速状态的驱动扭矩损失会非常大，因此控制磁场消弱状态，以便在高速状态下最大限度地利用驱动扭矩。图1为已有技术直流无刷电机的速度控制装置框图。如图1所示，速度控制装置10包括电机11、电流检测元件12、13、坐标变换部14、速度推算部15、速度控制部16、磁场消弱控制部17、电流控制部18、电压发生部19和变极部20。电机11包括定子和转子，在变极部20提供的各相电压、电流的作用下，-->进行旋转。电流检测元件12、13分别检测着电机11定子的直角坐标的A相和C相电流ias、ics。坐标变换部14接收来自速度推算部15的转子位置θ后，根据转子位置θ，把A相和C相电流ias、ics转换成极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs。转矩电流iqs比磁场电流ids的相位滞后90°。速度推算部15接收极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs后，推算出与极坐标的感应系数相关的速度推算值ωe、和转子的位置θ。速度控制部16通过输入端子接收的速度指令值ω*和速度推算值ωe，并据此生成极坐标的转矩电流指令值iqs*。磁场消弱控制部17接收速度推算值ωe后，根据已储存的电流指令软件，产生极坐标的磁场电流指令值ids*。电流控制部18接收了来自速度控制部16的极坐标的转矩电流指令值iqs*、来自磁场消弱控制部17的极坐标的磁束电流指令值ids*以及极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs，把它们分别转换成转矩电压指令值Vqs*和磁场电压指令值Vds*。电压发生部19接收转矩电压指令值Vqs*、磁场电压指令值Vds*和转子位置θ，把它们转换成三相电压指令值Vas、Vbs、Vcs。变极部20根据三相电压指令值Vas、Vbs、Vcs，为了给电机11的定子接通三相电源，变换成脉宽调制时间。更因电机高速旋转导致电机上的电源电压不足时，磁场消弱控制部17为了进行磁场消弱状态上的控制，以已存电流指令软件为基准，把和速度推算值ωe成比例关系的磁场电流指令值ids*，做-->为D轴电流，并变换成负值，输出到电流控制部18。图2为图1的磁场消弱控制部利用的电流指令软件。如图2所示，现有电流指令软件中，当速度推算值ωe超过一定速度ωp时，以负值发生负增长。包含速度ωp的电流指令软件是以电机参数为基准的软件，忽略温度等影响所带来的参数变量，不管当前负载状态如何，都使用适于一定负载乃至满负载软件。因此当负载状态变化至无负载或部分负载，已有技术的速度控制装置不能给电机通入最适当的电压，有可能导致出现过大的电流而耗费电能，并且在高速旋转时还有可能产生电机的电磁噪音。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种直流无刷电机的速度控制装置和方法，在不使用固定化软件的条件下，根据和负载相关的速度变化，处理速度指令值和速度推算值，进行磁场消弱控制。本专利技术所要解决的另一技术问题是，提供一种直流无刷电机的速度控制装置和方法，通过明确磁场消弱控制所需的状态，在最适当的时期进行磁场消弱控制，并在最适当的时期结束控制。本专利技术所要解决的又一技术问题是，提供一种直流无刷电机的速度控制装置和方法，让D轴的电流得到最佳化，降低电流消耗，节省电能且降低噪音。-->为了解决技术问题，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供一种直流无刷电机的速度控制装置，包括坐标变换部34、位置速度推算部35、速度控制部36、电流控制部38、处理部37，坐标变换部34根据转子的位置，把电机的直角坐标的相电流，通过坐标转换，变换成极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs，位置速度推算部35接收极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs，推算出与极坐标的感应系数相关的电机的速度推算值ωe和转子位置θ，速度控制部36通过处理来自外部的速度指令值ωe*和速度推算值ωe，产生极坐标的电流指令值ids*、iqs*，电流控制部38把电流指令值转换成磁场电压指令值Vds*和转矩电压指令值Vqs*，处理部37根据和磁场电压指令值Vds*和转矩电压指令值Vqs*相关的接通电压Vs和/或速度指令值ωe*，让速度控制部36在额定转矩控制和磁场消弱控制中择一执行。并且，该处理部37计算接通电压的公式为vs=vds*2+vqs*2.]]>该处理部37比较接通电压Vs和已存最大接通电压Vmax后，当接通电压Vs小于最大接通电压Vmax时，执行额定转矩控制，当接通电压Vs大于最大接通电压Vmax时，执行磁场消弱控制。该处理部37通过让速度控制部36产生转矩电流指令值iqs*，并令磁场电流指令值ids*为0，执行额定转矩控制，通过让速度控制部36产生磁场电流指令值ids*，并令转矩电流指令值iqs*为最大转矩电流指令值iq.max，执行磁场消弱控制。该处理-->部37把开始磁场消弱控制时的速度推算值ωe储存为磁场消弱控制速度ωw。该处理部37执行磁场消弱控制的过程中，当速度指令值ωe*小于磁场消弱控制速度ωw时，结束磁场消弱控制，执行额定转矩控制，当速度指令值ωe*大于磁场消弱控制速度ωw时，继续执行磁场消弱控制。本专利技术一种直流无刷电机的速度控制装置，由坐标变换部34、位置速度推算部35、第一速度控制部36a、第二速度控制部36b、电流控制部38组成，坐标变换部34根据转子的位置，把电机的直角坐标的相电流，变换成极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs，位置速度推算部35接收极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs，推算出与极坐标的感应系数相关的电机的速度推算值ωe和转子位置θ，第一速度控制部36a根据和磁场电压指令值Vds*和转矩电压指令值Vqs*相关的接通电压Vs和/或速度指令值ωe*，处理来自外部的速度指令值ωe*和速度推算值ωe，产生极坐标的磁场电流指令值ids*，第二速度控制部36b根据接通电压Vs和/或速度指令值ωe*，处理速度指令值ωe*和速度推算值ωe，产生极坐标的转矩电流指令值iqs*，电流控制部38把磁场电流指令值ids*、以及转矩电流指令值iqs*分别转换成磁场电压指令值Vds*和转矩电压指令值Vqs*。并且，该第一速度控制部36a和第二速度控制部36b计算接通电压Vs的公式为vs=vds*2+vqs*2.]]>当所述接通电压Vs小于最大接-->通电压Vmax时，该第一速度控制部36a和第二速度控制部36b执行额定转矩控制，当接通电压Vs大于最大接通电压Vmax时，第一速度控制部36a和第二速度控制部36b执行磁场消弱控制。执行额定转矩控制时，该第一速度控制部36a通过产生转矩电流指令值iqs*，第二速度控制部36b令磁场电流指令值ids*为0，执行磁场消弱控制时，第二速度控制部36b产生磁场电流指令值ids*，第一速度控制部3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流无刷电机的速度控制装置，其特征为：所述直流无刷电机的速度控制装置包括坐标变换部（３４）、位置速度推算部（３５）、速度控制部（３６）、电流控制部（３８）、处理部（３７），坐标变换部（３４）根据转子的位置，把电机（３１）的直角坐标的相电流，变换成极坐标的磁场电流（ｉ↓［ｄｓ］）和转矩电流（ｉ↓［ｑｓ］），位置速度推算部（３５）接收极坐标的磁场电流（ｉ↓［ｄｓ］）和转矩电流（ｉ↓［ｑｓ］），推算出与极坐标的感应系数相关的电机的速度推算值（ω↓［ｅ］）和转子位置（θ），速度控制部（３６）通过处理来自外部的速度指令值（ω↓［ｅ］↑［＊］）和速度推算值（ω↓［ｅ］），产生极坐标的电流指令值（ｉ↓［ｄｓ］↑［＊］、ｉ↓［ｑｓ］↑［＊］），电流控制部（３８）把电流指令值转换成磁场电压指令值（Ｖ↓［ｄｓ］↑［＊］）和转矩电压指令值（Ｖ↓［ｑｓ］↑［＊］），处理部（３７）根据和磁场电压指令值（Ｖ↓［ｄｓ］↑［＊］）和转矩电压指令值（Ｖ↓［ｑｓ］↑［＊］）相关的接通电压（Ｖ↓［ｓ］）和／或速度指令值（ω↓［ｅ］↑［＊］），让速度控制部（３６）在额定转矩控制和磁场消弱控制中择一执行。

【技术特征摘要】
1、一种直流无刷电机的速度控制装置，其特征为：所述直流无刷电机的速度控制装置包括坐标变换部(34)、位置速度推算部(35)、速度控制部(36)、电流控制部(38)、处理部(37)，坐标变换部(34)根据转子的位置，把电机(31)的直角坐标的相电流，变换成极坐标的磁场电流(ids)和转矩电流(iqs)，位置速度推算部(35)接收极坐标的磁场电流(ids)和转矩电流(iqs)，推算出与极坐标的感应系数相关的电机的速度推算值(ωe)和转子位置(θ)，速度控制部(36)通过处理来自外部的速度指令值(ωe*)和速度推算值(ωe)，产生极坐标的电流指令值(ids*、iqs*)，电流控制部(38)把电流指令值转换成磁场电压指令值(Vds*)和转矩电压指令值(Vqs*)，处理部(37)根据和磁场电压指令值(Vds*)和转矩电压指令值(Vqs*)相关的接通电压(Vs)和/或速度指令值(ωe*)，让速度控制部(36)在额定转矩控制和磁场消弱控制中择一执行。2、根据权利要求1所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为：所述处理部(37)计算接通电压(Vs)的公式为vs=vds*2+vqs*2.]]>3、根据权利要求2所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为：所述处理部(37)比较接通电压(Vs)和已存最大接通电压(Vmax)后，当接通电压(Vs)小于最大接通电压(Vmax)时，则执行额定转矩控制，当接通电压(Vs)大于最大接通电压(Vmax)时，执行磁场消弱控制。4、根据权利要求3所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为：所述处理部(37)通过让速度控制部(36)产生转矩电流指令值(iqs*)，并令磁场电流指令值(ids*)为0，执行额定转矩控制，通过让速度控制部(36)产生磁场电流指令值(ids*)，并令转矩电流指令值(iqs*)为最大转矩电流指令值(iq.max)，执行磁场消弱控制。5、根据权利要求4所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为：所述处理部(37)把磁场消弱控制的开始时的速度推算值(ωe)储存为磁场消弱控制速度(ωW)。6、根据权利要求5所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为：所述处理部(37)执行磁场消弱控制的过程中，当速度指令值(ωe*)小于磁场消弱控制速度(ωW)时，则结束磁场消弱控制，执行额定转矩控制，当速度指令值(ωe*)大于磁场消弱控制速度(ωW)时，则继续执行磁场消弱控制。7、一种直流无刷电机的速度控制装置，其特征为：所述直流无刷电机的速度控制装置由坐标变换部(34)、位置速度推算部(35)、第一速度控制部(36a)、第二速度控制部(36b)、电流控制部(38)组成，坐标变换部(34)根据转子的位置，把电机(31)的直角坐标的相电流，变换成极坐标的磁场电流(ids)和转矩电流(iqs)，位置速度推算部(35)接收极坐标的磁场电流(ids)和转矩电流(iqs)，推算出与极坐标的感应系数相关的电机的速度推算值(ωe)和转子位置(θ)，第一速度控制部(36a)根据和磁场电压指令值(Vds*)和转矩电压指令值(Vqs*)相关的接通电压(Vs)和/或速度指令值(ωe*)，处理来自外部的速度指令值(ωe*)和速度推算值(ωe)，产生极坐标的磁场电流指令值(ids*)，第二速度控制部(36b)根据接通电压(Vs)和/或速度指令值(ωe*)，处理速度指令值(ωe*)和速度推算值(ωe)，产生极坐标的转矩电流指令值(iqs*)，电流控制部(38)把磁场电流指令值(ids*)和转矩电流指令值(iqs*)分别转换成磁场电压指令值(Vds*)和转矩电压指令值(Vqs*)。8、根据权利要求7所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为：所述第一速度控制部(36a)和第二速度控制部(36b)计算接通电压(Vs)的公式为vs=vds*2+vqs*2.]]>9、根据权利要求8所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为：当所述接通电压(Vs)小于最大接通电压(Vmax)时，所述第一速度控制部(36a)和第二速度控制部(36b)执行额定转矩控制，当接通电压(Vs)大于最大接通电压(Vmax)时，第一速度控制部(36a)和第二速度控制部(36b)执行磁场消弱控制。10、根据权利要求9所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为：当执行额定转矩控制时，所述第一速度控制部(36a)通过产生转矩电流指令值(iqs*)，第二速度控制部(36b)令磁场电流指令值(ids*)为0，当执行磁场消弱控制时，第二速度控制部(36b)产生磁场电流指令值(ids*)，第一速度控制部(36a)令转矩电流指令值(iqs*)为最大转矩电流指令值(iq.max)。11、根据权利要求9或10所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为：所述第一速度控制部(36a)和第二速度控制部(36b)，把开始磁场消弱控制时的速度推算值(ωe)储存成磁场消弱控...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄根裵，金京勋，金太勋，孙昌宇，李承勋，
申请(专利权)人：乐金电子天津电器有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]