[發明專利]一種九相無刷直流電機、調速系統及分數階轉速控制器

有效

• 申請號: 201610296567.7
• 申請日: 2016-05-06
• 公開（公告）號: CN105897072B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 龍駒;姜曾;何垂柯
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

技術領域

本發明涉及電機轉速控制技術領域，特別是涉及一種分數階轉速控制器，本發明還涉及一種水泵用九相無刷直流電機及其調速系統。

背景技術

隨著生產技術的迅速發展，水泵用九相無刷直流電機越來越多地應用到生產生活中來，而如今由于工業生產需求的不斷提升，人們對水泵用九相無刷直流電機轉速控制的控制精度提出了更高的要求。

目前，水泵用九相無刷直流電機采用的是普通PI控制器來對轉速進行控制，具有結構簡單、易于實現等優點。但是，由于PI控制是一種線性控制，當外界條件發生變化時，PI控制的比例參數以及積分參數無法相應的發生改變，導致PI控制的控制精度差，抗干擾能力弱；同時，PI控制時產生的超調量大，影響轉速控制系統的性能。

因此，如何解決PI控制中的控制精度差、抗干擾能力弱且超調量大的問題是本領域技術人員目前需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種分數階轉速控制器，控制精度高，且當外界條件發生變化時，能夠通過調整積分階次以及微分階次來對轉速偏差進行控制，抗干擾能力強，同時還能夠減小轉速控制時產生的超調量，控制效果好。本發明的另一目的是提供一種包括上述分數階轉速控制器的水泵用九相無刷直流電機及其調速系統。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種分數階轉速控制器，包括用于調整比例參數的比例控制模塊、用于調整積分參數的積分控制模塊、用于調整微分參數的微分控制模塊、用于使實際得到的積分階次逼近給定積分階次，并按照所述積分階次對輸入所述分數階轉速控制器的轉速偏差進行變化步調調整的分數階積分濾波器模塊、用于使實際得到的微分階次逼近給定微分階次，并按照所述微分階次對所述轉速偏差進行振蕩調整的分數階微分濾波器模塊、用于對所述分數階積分濾波器模塊的輸出信號進行微調的積分慣性模塊、用于對所述分數階微分濾波器模塊的輸出信號進行微調的微分慣性模塊以及加法器模塊；

所述分數階轉速控制器的轉速偏差輸入端分別與所述比例控制模塊的輸入端、所述積分控制模塊的輸入端以及所述微分控制模塊的輸入端相連；

所述積分控制模塊的輸出端與所述分數階積分濾波器模塊的輸入端相連；所述分數階積分濾波器模塊的輸出端與所述積分慣性模塊的輸入端相連；

所述微分控制模塊的輸出端與所述分數階微分濾波器模塊的輸入端相連，所述分數階微分濾波器模塊的輸出端與所述微分慣性模塊的輸入端相連；

所述加法器模塊的第一輸入端與所述比例控制模塊的輸出端相連，所述加法器模塊的第二輸入端與所述積分慣性模塊的輸出端相連，所述加法器模塊的第三輸入端與所述微分慣性模塊的輸出端相連，所述加法器模塊的輸出端為所述分數階轉速控制器的輸出端。

優選地，還包括：

用于對所述分數階轉速控制器進行整體微調的全局比例放大控制模塊，所述全局比例放大控制模塊的輸入端與所述分數階轉速控制器的轉速偏差輸入端相連，所述全局比例放大控制模塊的輸出端分別與所述比例控制模塊的輸入端、所述積分控制模塊的輸入端以及所述微分控制模塊的輸入端相連。

優選地，所述全局比例放大控制模塊為乘法器。

優選地，所述比例控制模塊、所述積分控制模塊以及所述微分控制模塊為乘法器。

優選地，所述給定積分階次的范圍為-0.9～-1。

為解決上述技術問題，本發明還提供了一種水泵用九相無刷直流電機的調速系統，所述調速系統包括九相電機主體模塊、三個參考電流模塊、三個電流滯環控制模塊、三個逆變器模塊以及三個以上所述的分數階轉速控制器，其中，所述九相電機主體模塊的各個輸入端分別與三個所述逆變器模塊的輸出端對應相連。

優選地，所述九相電機主體模塊包括核心本體模塊、轉矩測量模塊以及轉速測量模塊，其中所述核心本體模塊包括：

用于分別對應接收所述水泵用九相無刷直流電機的三套線圈繞組的三相線電壓并將其轉換為相電壓的三個線-相電壓轉換模塊、用于確定對應的所述線圈繞組之間的互感和自感的九個互感-自感模塊以及用于根據所述線圈繞組的角頻率和角位移生成感應電動勢的電動勢生成模塊；其中：

每個所述線-相電壓轉換模塊的三個輸出端分別與三個所述互感-自感模塊的輸入端對應相連，其中，各個所述線-相電壓轉換模塊分別與不同的三個所述互感-自感模塊相連；每個所述互感-自感模塊的輸出端作為對應的電機繞組的對應相上的線電流輸出端；