无电刷直流电动机的转速控制装置及其控制方法制造方法及图纸

一种无电刷直流电动机的转速控制装置及其控制方法，包括：坐标变换装置、位置转速推算装置、转速控制装置和处理装置；坐标变换装置将电动机的固定坐标系相电流分别转换成旋转坐标系的磁场电流和转矩电流；位置转速推算装置推算出与旋转坐标系感应系数有关的电动机的转速推算值和转子的位置角；转速控制装置产生旋转坐标系的电流指令值；处理装置根据转速推算值，命令转速控制装置对电动机进行额定转矩控制或弱磁控制。优点是：可以根据与负载相关的转速变化来处理转速指令值和转速推算值，对电动机进行弱磁控制从而可以降低耗电量，同时降低噪声。

【技术实现步骤摘要】
无电刷直流电动机的转速控制装置及其控制方法
本专利技术涉及一种电动机，特别是涉及一种无电刷直流电动机的转速控制装置及其控制方法。
技术介绍
一般来说，感应电动机旋转时其转子中会产生一个感应电动势，该感应电动势的大小与转子的转速成正比，因此有时该反电动势甚至会大于电动机的电源电压。为了防止这种情况的发生，可采用一种所谓弱磁控制方法，对穿过转子的磁通进行控制，使穿过转子的磁通与转子的转速成反比，就是说，随着电动机转子转速的增加，使穿过转子的磁通减小，使转子受到的转矩减小，从而防止出现转子中的感应电动势大于电源电压的现象。但是，使穿过转子的磁通与转子的转速成反比地减小，会带来如下问题：电动机的转子转速越高，其受到的驱动转矩就越小。因此，必须对适用弱磁控制的转速范围加以控制，以便使转子在高速旋转时不受弱磁控制的影响，而能够最大限度地获得驱动转矩。图1为已有的无电刷直流电动机的转速控制装置的结构框图。如图1所示，已有的无电刷直流电动机的转速控制装置10包括：电动机11、电流检测装置12～13、坐标变换装置14、位置及转速推算装置15、转速控制装置16、弱磁场控制部17、电流控制装置18、电压控制装置19和变极器20；所述的电动机11包括：定子(图中未示出)和转子(图中未示出)，所述的其转子在变极器20提供的相电压的作用下旋转；所述的电流检测装置12、13分别用来检测电动机11-->的定子线圈的固定坐标系的A相、C相电流ias、ics；所述的坐标变换装置14接收来自位置及转速推算装置15的转子位置角θ的信号，并根据转子位置角θ信号，将检测出的固定坐标系的A相、C相电流ias、ics转换成旋转坐标系的磁场电流ids和转矩电流iqs；与磁场电流ids相比，所述的转矩电流iqs的相位滞后90°；所述的位置及转速推算装置15接收到旋转坐标系的磁场电流ids和转矩电流iqs之后，推算出与旋转坐标系感应系数有关的转速推算值ωe和转子的位置角θ；所述的转速控制装置16根据通过输入端子(图中未示出)接收到的转速指令值ω*和转速推算值ωe，产生旋转坐标系的转矩电流指令值iqs*；所述的弱磁场控制部17接收到转速推算值ωe之后，根据预先储存的电流指令特征试验曲线，产生旋转坐标系磁场电流指令值ids*；所述的电流控制装置18接收到来自转速控制装置16的旋转坐标系转矩电流指令值iqs*、来自弱磁控制装置17的旋转坐标系磁束电流指令值ids*、旋转坐标系的磁场电流ids和转矩电流iqs之后，将其分别转换成转矩电压指令值Vqs*和磁场电压指令值Vds*；所述的电压控制装置19接收到转矩电压指令值Vqs*、磁场电压指令值Vds*和转子位置角θ之后，将其分别转换成3相电压指令值Vas、Vbs、Vcs；所述的变极器20用来根据3相电压指令值Vas、Vbs、Vcs，分别转换PWM(PULSE WIDTH MODULATION)时间，向电动机11的定子线圈提供直流电流。详细地说，当电动机高速旋转导致电动机的电源电压不足时，所述的弱磁控制装置17为了在适当的转速范围内弱磁控制，以预先储存的电流指令特征试验曲线为基准，将与转速推算值ωe成比例关系的D轴电流—磁场电流指令值ids*转换成负值，输出给电流控制装置18。图2为图1所示的无电刷直流电动机的弱磁控制装置利用的电流指令特征试验曲线。如图2所示，在预先储存的电流指令特征试验曲-->线中，当转速推算值ωe大于速度ωp时，所述的磁场电流指令值ids与转速推算值ωe成反比。包含速度ωp的电流指令特征试验曲线是以电动机参数为基准的电流指令特征试验曲线，不考虑温度等条件的影响所带来的参数变化因素，不管当前负载状态如何，只与一定负载(比如，满负载)相适应。因此当负载状态发生变化时(例如，无负载或部分负载)，已有的转速控制装置不能给电动机提供最适当的电源电压，有可能导致电动机定子线圈中的电流过大，不但浪费电能，而且在高速旋转时还会产生较大电动机的电磁噪声。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服上述已有的无电刷直流电动机的转速控制装置的缺点，提供一种无电刷直流电动机的转速控制装置以及其方法，从而可以在不使用固定形式的电流指令特征试验曲线的条件下，根据与负载相关的转速变化来处理转速指令值和转速推算值，对电动机进行弱磁控制。另外，本专利技术另一个目的是，提供一种无电刷直流电动机的转速控制装置及其控制方法，使D轴的电流最佳化，从而降低电能消耗，达到节能降噪的目的。为了解决所述的技术问题，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术无电刷直流电动机的转速控制装置包括：坐标变换装置、位置转速推算装置、转速控制装置和处理装置；所述的坐标变换装置根据转子的位置角，将电动机的固定坐标系相电流通过坐标转换，分别转换成旋转坐标系的磁场电流和转矩电流；所述的位置转速推算装置接收到上述旋转坐标系的磁场电流和转矩电流之后，推算出与旋转坐标系感应系-->数有关的电动机的转速推算值和转子的位置角；所述的转速控制装置通过处理从外部输入的转速指令值和上述转速推算值之后，产生旋转坐标系的电流指令值；所述的处理装置根据上述转速推算值，命令所述的转速控制装置对电动机进行额定转矩控制或弱磁控制。如果所述的转速推算值小于弱磁控制速度，所述的处理装置便使所述的转速控制装置产生转矩电流指令值，并使磁场电流指令值保持“0”，使之对电动机进行额定转矩控制。如果所述的转速推算值大于弱磁控制速度，所述的处理装置便使所述的转速控制装置产生磁场电流指令值，并使转矩电流指令值保持最大转矩电流指令值，使之对电动机进行弱磁控制。所述的磁场电流指令值为负值。本专利技术无电刷直流电动机的转速控制装置还可以是，包括：坐标变换装置、位置转速推算装置、第1转速控制装置、第2转速控制装置；所述的坐标变换装置根据转子的位置角，将电动机的固定坐标系相电流通过坐标转换，转换成旋转坐标系的磁场电流和转矩电流；所述的位置转速推算装置接收到旋转坐标系的磁场电流和转矩电流之后，推算出与旋转坐标系感应系数有关的电动机转速推算值和上述转子的位置角；所述的第1转速控制装置根据上述转速推算值，处理从外部输入的转速指令值和上述转速推算值，产生旋转坐标系的转矩电流指令值；所述的第2转速控制装置根据上述转速推算值，处理上述转速指令值和上述转速推算值，产生旋转坐标系的磁场电流指令值。如果所述的转速推算值小于弱磁控制速度，则第2转速控制装置产生的磁场电流指令值为“0”。如果所述的转速推算值大于弱磁控制速度，则第1转速控制装置产生最大转矩电流指令值。-->所述的磁场电流指令值为负值。所述的第1转速控制装置和第2转速控制装置组成一个转速控制装置。本专利技术无电刷直流电动机的转速控制方法包括以下阶段：阶段1：对电动机的固定坐标系相电流进行检测；阶段2：根据转子的位置角，将固定坐标系相电流的检测值，通过坐标转换，分别转换成旋转坐标系磁场电流和转矩电流；阶段3：根据上述旋转坐标系的磁场电流和转矩电流，推算与旋转坐标系感应系数有关的电动机转速推算值和转子的位置角；阶段4：根据上述转速推算值，处理从外部输入的转速指令值和上述转速推算值，产生旋转坐标系转矩电流指令值和磁场电流指令值中的某一个；阶段5：使其它电流指令值保持常值。如果所述的转速推算值小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无电刷直流电动机的转速控制装置，其特征在于：包括：坐标变换装置（３４）、位置转速推算装置（３５）、转速控制装置（３６）和处理装置（３７）；所述的坐标变换装置（３４）根据转子的位置角，将电动机的固定坐标系相电流通过坐标转换，分别转换成旋转坐标系的磁场电流和转矩电流；所述的位置转速推算装置（３５）接收到上述旋转坐标系的磁场电流和转矩电流之后，推算出与旋转坐标系感应系数有关的电动机的转速推算值和转子的位置角；所述的转速控制装置（３６）通过处理从外部输入的转速指令值和上述转速推算值之后，产生旋转坐标系的电流指令值；所述的处理装置（３７）根据上述转速推算值，命令所述的转速控制装置（３６）对电动机进行额定转矩控制或弱磁控制。

【技术特征摘要】
1.一种无电刷直流电动机的转速控制装置，其特征在于：包括：坐标变换装置(34)、位置转速推算装置(35)、转速控制装置(36)和处理装置(37)；所述的坐标变换装置(34)根据转子的位置角，将电动机的固定坐标系相电流通过坐标转换，分别转换成旋转坐标系的磁场电流和转矩电流；所述的位置转速推算装置(35)接收到上述旋转坐标系的磁场电流和转矩电流之后，推算出与旋转坐标系感应系数有关的电动机的转速推算值和转子的位置角；所述的转速控制装置(36)通过处理从外部输入的转速指令值和上述转速推算值之后，产生旋转坐标系的电流指令值；所述的处理装置(37)根据上述转速推算值，命令所述的转速控制装置(36)对电动机进行额定转矩控制或弱磁控制。2.根据权利要求1所述的无电刷直流电动机的转速控制装置，其特征在于：如果所述的转速推算值小于弱磁控制速度，所述的处理装置(37)便使所述的转速控制装置(36)产生转矩电流指令值，并使磁场电流指令值保持“0”，使之对电动机进行额定转矩控制。3.根据权利要求1所述的无电刷直流电动机的转速控制装置，其特征在于：如果所述的转速推算值大于弱磁控制速度，所述的处理装置(37)便使所述的转速控制装置(36)产生磁场电流指令值，并使转矩电流指令值保持最大转矩电流指令值，使之对电动机进行弱磁控制。4.根据权利要求3所述的无电刷直流电动机的转速控制装置，其特征在于：所述的磁场电流指令值为负值。5.一种无电刷直流电动机的转速控制装置，其特征在于：包括：坐标变换装置(34)、位置转速推算装置(35)、第1转速控制装置(36a)、第2转速控制装置(36b)；所述的坐标变换装置(34)根据转子的位置角，将电动机的固定坐标系相电流通过坐标转换，转换成旋转坐标系的磁场电流和转矩电流；所述的位置转速推算装置(35)接收到旋转坐标系的磁场电流和转矩电流之后，推算出与旋转坐标系感应系数有关的电动机转速推算值和上述转子的位置角；所述的第1转速控制装置(36a)根据上述转速推算值，处理从外部输入的转速指令值和上述转速推算值，产生旋转坐标系的转矩电流指令值；所述的第2转速控制装置(36b)根据上述转速推算值，处理上述转速指令值和上述转速推算值，产生旋转坐标系的磁场电流指令值。6.根据权利要求5所述的无电刷直流电动机的转速控制装置，其特征在于：如果所述的转速推算值小于弱磁控制速度，则第2转速控制装置(36b)产生的磁场电流指令值为“0”。7.根据权利要求5所述的无电刷直流电动机的转速控制装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：金泰勋，李承勋，黄根裴，金庆勋，
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]