[發明專利]開關磁阻電機控制器的速度調節方法及速度調節器

無效

• 申請號: 200910305279.3
• 申請日: 2009-08-06
• 公開（公告）號: CN101989826A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發明（設計）人: 馬良玉
• 申請（專利權）人: 北京中紡銳力機電有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 王建國

技術領域

本發明涉及開關磁阻電機驅動領域，具體涉及一種開關磁阻電機控制器的速度調節方法及速度調節器。

背景技術

目前開關磁阻電機控制器的速度調節器，例如，PI或PID調節器，無法滿足開關磁阻電機的性能要求，參數(包括慣量負載及阻力負載等)調整非常困難，特別是很難同時滿足各個指標，動態性能和靜態性能差。在動態性能方面，開關磁阻電機無法很快跟蹤響應開關磁阻電機的給定轉速。開關磁阻電機在調整過程中，會出現超調現象(即會超過給定轉速或小于給定轉速)等。在靜態性能方面，開關磁阻電機在調整速度的過程中，不能有效穩定運行在一設定轉速，導致開關磁阻電機在運行過程中，運行速度的波動范圍大。

圖3給出了現有PID調節器產生超調現象的示意圖，其中，V1表示開關磁阻電機的實際轉速，V2表示開關磁阻電機的給定轉速及T1表示現有PID調節器輸出的轉矩。由圖3可知，開關磁阻電機在調整過程中，V1和V2偏差較大，出現了超調現象及在開關磁阻電機在調整速度過程中，不能有效穩定運行在一設定轉速，運行速度的波動范圍大。

發明內容

本發明的目的之一是提供改善開關磁阻電機運行動態性能和靜態性能的一種開關磁阻電機控制器的速度調節方法及速度調節器。

根據本發明一個方面，提供一種開關磁阻電機控制器的速度調節方法，可包括：

對給定轉速和實際轉速之間的偏差值進行PID運算得到第一轉矩；

將給定轉速對時間進行微分處理得到第二轉矩，以補償開關磁阻電機在速度變化時增加或減少的轉矩輸出；

將所述第一轉矩及所述第二轉矩進行求和處理，得到第三轉矩。

根據本發明另一個方面，提供一種開關磁阻電機控制器的速度調節器，可包括：

PID運算器，對給定轉速和實際轉速之間的偏差值進行PID運算得到第一轉矩；

加速度補償器，將給定轉速對時間進行微分處理得到第二轉矩，以補償開關磁阻電機在速度變化時增加或減少的轉矩輸出；

第一加法器，將所述第一轉矩及所述第二轉矩進行求和處理，得到第三轉矩。

通過本發明，可改善開關磁阻電機運行的動態性能和靜態性能。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的開關磁阻電機控制器的速度調節方法的流程示意圖。

圖2是本發明實施例提供的開關磁阻電機控制器的速度調節器的結構示意圖。

圖3是現有開關磁阻電機控制器的速度調節器存在超調問題的示意圖。

圖4是通過本發明實施例提供的開關磁阻電機控制器的速度調節器消除超調問題的示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明實施例提供的開關磁阻電機控制器的速度調節方法，包括：

步驟S1、在開關磁阻電機運行中，對給定轉速(在開關磁阻電機控制器內部，給定轉速v由開關磁阻電機控制器中的斜波發生器產生)和實際轉速之間的偏差值進行PID運算得到第一轉矩。其中，P是比例運算，即將偏差值乘上一個比例系數。I是積分運算，即將偏差值對時間求積分。D是微分運算，即將偏差值對時間求微分，第一轉矩是三個運算結果之和。

步驟S2、將給定轉速對時間進行微分處理得到第二轉矩，以補償開關磁阻電機在速度變化時，在轉動慣量上增加(速度上升時)或減少(速度下降時)的轉矩。其中，第二轉矩＝K1×dv/dt；K1為開關磁阻電機傳動系統的轉動慣量；v為達到電機目標轉速(可由用戶設定)的給定轉速(在開關磁阻電機控制器內部，給定轉速v由開關磁阻電機控制器中的斜波發生器產生)；t為時間。第二轉矩提供開關磁阻電機加減速時所需的轉矩，這樣就大大加快了電機加減速過程的響應。另外，在加減速過程中，由于沒有PID運算參與調節，這樣使的電機速度的超調量大大減少。

步驟S3、將第一轉矩及第二轉矩進行求和處理，得到第三轉矩。

步驟S4、生成一固定補償轉矩并增加到第三轉矩，以補償開關磁阻電機運行過程中的因固體阻力(如摩擦力或重力)而造成的轉矩損失。其中，固定補償轉矩包括根據速度調節器轉向而選擇的正轉補償轉矩和反轉補償轉矩，或根據實際需要選擇的一轉矩定值。

執行以上步驟以后，開關磁阻電機輸出的最終轉矩即是第三轉矩和固定補償轉矩之和。

如圖2所示，本發明實施例提供的開關磁阻電機控制器的速度調節器，包括減法器10，PID運算器20，加速度補償器30，第一加法器40，預置補償器50及第二加法器60。

其中，減法器10接收給定轉速和實際轉速，并進行減法處理得到給定轉速和實際轉速之間的偏差值，并將偏差值輸至PID運算器20。