[發明專利]交流永磁同步電機伺服系統的轉動慣量辨識器

無效

• 申請號: 200910195515.0
• 申請日: 2009-09-11
• 公開（公告）號: CN101699764A
• 公開（公告）日: 2010-04-28
• 發明（設計）人: 張揚;楊明;李悅韡;劉偉東
• 申請（專利權）人: 上海新時達電氣股份有限公司;上海辛格林納新時達電機有限公司
• 主分類號: H02P23/14
• 分類號: H02P23/14
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 胡美強

技術領域

本發明涉及一種交流永磁同步電機伺服系統，特別涉及一種交流永磁同步電機伺服系統的轉動慣量辨識器。

背景技術

在實際生產現場中，交流永磁同步電機伺服系統存在機械和電氣相互配合的問題。當電機所帶的負載轉動慣量變化時，會對系統的伺服特性造成明顯的影響。轉動慣量加大會使系統響應變慢，容易造成系統不穩定，產生爬升現象；轉動慣量減小雖然會使系統動態響應速度加快，但會使速度出現超調甚至震蕩現象。為達到伺服系統高精度控制的良好動態和靜態特性，需要辨識出轉動慣量值及其變化量，再據此相應地調整控制器的參數。

申請號為CN200810018783.0的發明專利“交流伺服系統的轉動慣量辨識方法”提供了一種轉動慣量辨識方法，其采用的技術手段為：將負載慣量與電機的轉子慣量看作一個整體慣量，伺服系統進行加減速運動，得出此段時間內的系統輸出轉矩和電機平均轉速，由系統輸出轉矩得到伺服系統平均轉矩，再根據電機平均轉速、伺服系統平均轉矩和系統加減速運行的總時間，得到所述整體慣量的值，即辨識出交流伺服系統的轉動慣量。

但是，按照上述這個方法設計的轉動慣量辨識器存在以下兩點不足：

A、在辨識過程中交流伺服系統加減速運行時，如果其負載轉矩是無規則實時變化的，也就是說當加速過程的負載轉矩與減速過程的負載轉矩是不對稱時，或者是相差很大時，就會導致辨識結果遠遠偏離真實結果的現象；

B、如果系統的轉動慣量在加減速運行時發生變化，上述轉動慣量辨識器是無法辨識出這個轉動慣量變化的，甚至會辨識出一個錯誤的結果。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術的缺陷，提供一種交流永磁同步電機伺服系統的轉動慣量辨識器，其在轉動慣量辨識過程中，在負載轉矩無規則變化條件下，保證轉動慣量辨識的成功完成，并保證較高的辨識精度；而且還可以在轉動慣量辨識過程中，在系統的轉動慣量(即電機與負載的轉動慣量之和)無規則變化的條件下，保證轉動慣量辨識的成功完成，將轉動慣量的變化量辨識出來并加以記錄；另外，本發明使轉動慣量辨識過程所必需的電機行程盡可能的小，以滿足絕大多數的應用場合中機械行程限制的要求。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：一種交流永磁同步電機伺服系統的轉動慣量辨識器，其特征在于，其包括速度指令生成器、速度控制器、轉矩控制器、轉動慣量計算器、數字低通濾波器、存儲顯示器、電機和負載，速度指令生成器的一路輸出作為速度控制器的輸入，另一路輸出作為轉動慣量計算器的輸入，速度控制器的輸出作為轉矩控制器的輸入，轉矩控制器的輸出作為電機和負載的輸入，轉矩控制器將電磁轉矩的數值傳輸到轉動慣量計算器，轉動慣量計算器的輸出作為數字低通濾波器的輸入，數字低通濾波器的輸出作為存儲顯示器的輸入。

優選地，所述速度指令生成器產生速度指令，所述交流永磁同步電機伺服系統的轉動慣量辨識器還包括一個轉矩指令生成器，轉矩指令生成器產生轉矩指令。

優選地，所述速度控制器使電機的實際轉速跟隨速度指令。

優選地，所述轉矩控制器使電機的實際轉矩跟隨轉矩指令。

優選地，所述轉動慣量計算器每隔固定周期檢測速度指令和轉矩指令，并計算出轉動慣量結果。

優選地，所述數字低通濾波器對交流永磁同步電機伺服系統的轉動慣量結果做低通濾波，并將在不同速度指令的循環中辨識出的不同的轉動慣量結果以序列的形式傳送到存儲顯示器。

優選地，所述存儲顯示器將辨識出的轉動慣量結果與時間對應起來作為一個序列存儲起來并顯示。

本發明的積極進步效果在于：本發明在轉動慣量辨識過程中的加減速運行時，無論負載轉矩是恒定的還是無規則變化的，只要負載轉矩變化時間比轉動慣量辨識過程的加速階段的時間長，也就是說只要負載轉矩變化時間長于20毫秒，本發明都可以成功辨識轉動慣量，并且可以保證較高的辨識精度，由于工業實際應用中的負載轉矩變化時間普遍長于20毫秒，于是本發明可以適合絕大多數的工業應用場合，減速階段與加速階段的原理是相同的。另外，本發明在轉動慣量辨識過程中加速時間非常短暫，如果轉動慣量變化的周期不快于20毫秒，也就是轉動慣量變化的周期比轉動慣量辨識過程的加速階段的時間長，本發明就可以辨識出轉動慣量的變化，并且可以辨識出轉動慣量的變化量，而且不會因為轉動慣量的變化而降低辨識值的精度。

附圖說明

圖1為本發明交流永磁同步電機伺服系統的轉動慣量辨識器的結構框圖。

圖2為本發明以正反方向交替旋轉方式進行辨識轉動慣量時的速度指令的示意圖。