【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机控制，尤其涉及一种直流电机矢量控制系统中的开环控制方法。
技术介绍
1、传统直流无刷电机的开环控制以方波控制为基础，即使用指令驱动电压直接驱动电机三相逆变器中的两相，并保持第三相悬空。当监测到悬空相电压过零时，更新驱动相和悬空相映射关系。该实现方式一方面在负载不变时会出现转矩波动的问题，另一方面由于存在对做功无用的直轴电流，系统效率下降。
2、矢量控制(foc)为直流无刷电机中较新的一种控制方式。该方式基于电机转子磁场建立d-q坐标系，其中垂直于转子磁场方向的称为q轴或交轴，平行于转子磁场方向的称为d轴或直轴。如图1所示，系统将驱动电机的电流解耦成直轴电流id和交轴电流iq，并通过闭环控制产生直轴电压vd和交轴电压vq，使得对做功无用的直轴电流id为0，从而最大化控制效率。
3、如图1所示的现有技术中的直流无刷电机的矢量控制系统，驱动电机的电压vd和vq来自于d轴和q轴电流的闭环控制模块，为避免电流闭环模块产生的电机驱动电压和输入指令代表的驱动电压冲突，进行开环控制时，现有技术需禁掉电流闭环控制模块，直接让vq等于指令驱动电压，并让vd为0。该方式本质是使直轴电压vd为0，但此时直轴电流id并不为0，因此控制效率并非最优。
4、由此可见本领域中需要一种新的在直流电机矢量控制系统中实施开环控制的方法，以提供控制效率。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种直流电机矢量控制系统中的开环控制方法。该方法和传统foc开环控制中禁用电流闭环
2、基于上述技术目的，本专利技术提供一种直流电机矢量控制系统中的开环控制方法，所述方法包括：
3、s100，以电机系统所允许的最大相电流的峰值imax作为q轴目标电流iq_ref输入电机矢量控制系统的q轴电流控制环路以生成q轴电压vq；
4、s101，以零电流作为d轴目标电流id_ref输入电机矢量控制系统的d轴电流控制环路以生成d轴电压vd；
5、s102，对开环控制电压vcmd进行低通滤波以获得滤波开环控制电压vcmd_filt；
6、s103，根据滤波开环控制电压vcmd_filt、q轴电压vq及d轴电压vd进行计算以获得限幅d轴电压vd_lim及限幅q轴电压vq_lim。
7、s104，对限幅d轴电压vd_lim及限幅q轴电压vq_lim进行转换生成控制电机运行的三相电压。
8、在一个实施例中，步骤s103中的所述计算过程包括：
9、比较d轴电压vd和滤波开环控制电压vcmd_filt的电压幅度；若d轴电压vd幅度大于等于滤波开环控制电压vcmd_filt，则限幅d轴电压vd_lim的电压幅度等于滤波开环控制电压vcmd_filt，限幅d轴电压vd_lim的电压方向和d轴电压vd一致，且限幅q轴电压vq_lim为零；若d轴电压vd的电压幅度小于滤波开环控制电压vcmd_filt，则继续进行下一步判断。
10、计算中间量vq_max，且有：
11、
12、比较q轴电压vq和中间量vq_max的电压幅度；若q轴电压vq的电压幅度大于等于中间量vq_max，则限幅d轴电压vd_lim等于d轴电压vd，同时，限幅q轴电压vq_lim的电压幅度等于中间量vq_max的电压幅度；限幅q轴电压vq_lim的电压方向和q轴电压vq一致；若q轴电压vq的电压幅度小于中间量vq_max，则限幅后电压vd_lim等于d轴电压vd，限幅q轴电压vq_lim等于q轴电压vq。
13、本专利技术的另一方面还在于提供一种直流无刷电机的开环控制系统，所述系统包括：第一控制环路、第二控制环路、开环控制单元、电机三相电压生成单元及电机三相电流检测单元；
14、所述第一控制环路中至少包括第1加法器及q轴电流pi控制模块，所述第1加法器根据q轴目标电流iq_ref及q轴实测电流iq_fb得到q轴电流的pi环路控制差值，并由q轴电流控制模块根据所述q轴电流的pi环路控制差值得到q轴电压vq；且所述q轴目标电流iq_ref设定为电机系统允许的最大相电流峰值imax；
15、所述第二控制环路中至少包括第2加法器及d轴电流pi控制模块，所述第2加法器根据d轴目标电流id_ref及d轴实测电流id_fb得到d轴电流的pi环路控制差值，并由d轴电流控制模块根据所述d轴电流的pi环路控制差值得到d轴电压vd；且所述d轴目标电流id_ref设定为零；
16、所述开环控制单元至少包括低通滤波器及电压限幅器。电机开环控制电压vcmd输入低通滤波器生成滤波开环控制电压vcmd_filt，滤波开环控制电压vcmd_filt输入电压限幅器，所述电压限幅器根据滤波开环控制电压vcmd_filt、q轴电压vq及d轴电压vd计算获得限幅d轴电压vd_lim及限幅q轴电压vq_lim；
17、电机三相电压生成单元中至少包括逆park变换运算模块及电压矢量调制模块，所述电机三相电压生成单元根据输入的限幅d轴电压vd_lim及限幅q轴电压vq_lim生成电机三相电压；
18、电机三相电流检测单元至少包括clarke变换运算模块和park变换运算模块，电机三相电流检测单元获取电机运行状态下的三相电流，并将三相电流转换为d轴实测电流id_fb和q轴实测电流iq_fb。
19、本专利技术的创新点在于：
20、本专利技术基于foc架构，首先以系统允许的最大相电流峰值作为q轴电流的闭环控制目标，以0作为d轴电流的闭环控制目标，产生原始直轴和交轴电压vd和vq，并送入后续的限幅模块处理。接下来，限幅模块将驱动电压指令通过低通滤波器平滑后作为整体电压矢量(vd,vq)的限幅值，并通过优先满足直轴电压vd的方式确保直轴电流id尽可能为0，从而最大化系统控制效率。另一方面，本专利技术提出的方法对交轴电流iq进行直接控制，稳态时iq为定值，因此有效避免了传统方波控制中的转矩波动的问题。
21、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种直流电机矢量控制系统中的开环控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的开环控制方法，其特征在于，步骤S103中的所述计算过程包括：
3.一种直流无刷电机的开环控制系统，所述系统包括：第一控制环路、第二控制环路、开环控制单元、电机三相电压生成单元及电机三相电流检测单元；
4.根据权利要求3所述的开环控制系统，所述电压限幅器进行的计算包括：
5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其中，该计算机指令被处理器执行时实现权利要求1-2之一所述开环控制方法的步骤。
6.一种三相电机驱动系统，所述三相电机驱动系统使用如权利要求1-2之一所述的开环控制方法对电机进行开环控制。
【技术特征摘要】
1.一种直流电机矢量控制系统中的开环控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的开环控制方法，其特征在于，步骤s103中的所述计算过程包括：
3.一种直流无刷电机的开环控制系统，所述系统包括：第一控制环路、第二控制环路、开环控制单元、电机三相电压生成单元及电机三相电流检测单元；
...
【专利技术属性】
技术研发人员：王可睿，
申请(专利权)人：北京芯格诺微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。