[發明專利]一種組合結構電動機及其驅動控制方法

有效

• 申請號: 201710627069.0
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107257188B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 嚴世榕
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02K16/00
• 分類號: H02K16/00;H02P5/46
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種組合結構電動機的驅動控制方法，其特征在于：所述組合結構電動機，包括各自獨立驅動的第一至第三電動機、用于固定所述第一至第三電動機的同一機座、用于檢測電動機轉軸轉速的轉速傳感器、用于檢測電動機轉矩的轉矩傳感器、組合結構電動機驅動控制器，所述第一至第三電動機、轉速傳感器、轉矩傳感器分別與所述組合結構電動機驅動控制器連接，所述第一至第三電動機共用同一組合結構電動機轉軸；

所述組合結構電動機的驅動控制方法，包括如下步驟，

（1）電動機加速或加載過程的控制：

（1.1）當獲得啟動與運轉命令后，組合結構電動機驅動控制器使第一電動機通電，然后查找存儲于組合結構電動機驅動控制器中的平緩加速曲線，使第一電動機的驅動電流或驅動電壓從零開始逐漸增大，并通過第一電動機使組合結構電動機轉軸連同第一電動機、第二電動機和第三電動機的所有轉子或電樞一起加速回轉，直至達到命令要求的轉速ω或預期轉矩m，然后保持組合結構電動機轉軸的轉速ω或組合結構電動機轉軸的轉矩m大小不變；當要求組合結構電動機轉軸的運轉速度ω達到閾值ω1s，或要求組合結構電動機轉軸的轉矩m達到m1s時，組合結構電動機驅動控制器讓第一電動機的驅動電流或驅動電壓繼續增大，直至組合結構電動機轉軸的運轉速度ω達到閾值ω1s、或組合電動機轉軸的轉矩m達到m1s為止，然后保持此時的第一電動機的驅動電流或驅動電壓大小不變；此處，ω1s為預設第一轉速閾值，m1s為預設第一轉矩閾值；

（1.2）當接到命令要求組合結構電動機轉軸的轉速ω增大超過ω1s但不大于ω2s、或要求組合結構電動機轉軸的轉矩m增大超過m1s但不大于m2s時，組合結構電動機驅動控制器立刻讓第二電動機和第三電動機通電、且同時從零開始逐漸增加其各自的驅動電流大小或驅動電壓大小，與此同時，逐漸減少第一電動機的驅動電流大小或驅動電壓大小，在此過程，按平緩加速曲線實現電動機轉軸平穩增加轉速或轉矩；該過程一直重復進行，直至第一電動機的驅動電流大小或驅動電壓大小減為零、且第二電動機和第三電動機的驅動電流大小或驅動電壓逐漸增加到，使組合結構電動機轉軸轉速平穩增加到ω2s、或組合結構電動機轉軸的轉矩平穩增加到m2s為止，保持此時的第二電動機和第三電動機的驅動電流大小或驅動電壓不變，切斷第一電動機的動力電源；此處，ω2s為預設第二轉速閾值，m2s為預設第二轉矩閾值，且ω1sω2s，m1s?m2s；

（1.3）當命令要求組合結構電動機轉軸的轉速ω增大到大于ω2s且小于等于ω3s、或要求組合結構電動機轉軸的轉矩m增大到大于m2s且小于等于m3s時，組合結構電動機驅動控制器繼續同時增加第二電動機和第三電動機各自的驅動電流或驅動電壓大小，使組合結構電動機轉軸的轉速或轉矩按平緩加速曲線繼續增大，直至組合結構電動機轉軸的轉速增大到預期的轉速ω或組合結構電動機轉軸的轉矩增大到預期的工作載荷m為止；當組合結構電動機轉軸的轉速增大到ω3s，或組合電動機轉軸的轉矩增大到m3s時，保持此時的第二電動機和第三電動機各自的驅動電流或驅動電壓大小不變；此處，ω2s＜ω3s，m2s＜m3s，ω3s為預設第三轉速閾值，m3s為預設第三轉矩閾值；

（1.4）當命令要求組合結構電動機轉軸的轉速ω增大到大于ω3s且小于等于ω4s、或要求組合結構電動機轉軸的轉矩m增大到大于m3s且小于等于m4s時，在保持第二電動機和第三電動機的各自的驅動電流大小或驅動電壓大小不變的情況下，組合結構電動機驅動控制器馬上接通第一電動機的動力電源、且從零開始平穩增加其驅動電流或驅動電壓大小，使組合結構電動機轉軸的轉速或轉矩按平穩加速曲線增加，直至組合結構電動機轉軸的轉速增大到預期的轉速ω或組合電動機轉軸的轉矩增大到預期的轉矩m為止；當組合結構電動機轉軸的轉速ω增大到ω4s，或組合結構電動機轉軸的轉矩m增大到m4s時，保持此時的第一電動機、第二電動機和第三電動機的各自的驅動電流大小或驅動電壓大小不變，即維持此時的組合結構電動機轉軸的轉速ω或轉矩m大小不變且勻速運轉，加速過程結束；此處，ω4sω3s，m4sm3s；

（1.5）在步驟（1.1）至步驟（1.4）中，組合結構電動機驅動控制器不斷檢測第一電動機、第二電動機和第三電動機的驅動電流大小或驅動電壓大小；一旦發現第一電動機、第二電動機和第三電動機中任一電動機的驅動電流大小或驅動電壓大小即將超過其對應的額定電流或額定電壓時，組合結構電動機驅動控制器則立即調整該電動機的驅動電流大小或驅動電壓大小為其額定值，并保持該值不變，同時將該電動機已處于額定工作狀態的信息保存并顯示出來；

（2）電動機減速或減載過程的控制：

（2.1）當命令要求組合結構電動機轉軸的轉速ω從ω4s、或要求電動機轉軸轉矩m從m4s開始減速或減少轉矩，組合結構電動機驅動控制器在保持第二電動機和第三電動機各自的驅動電流或驅動電壓大小不變的情況下，逐漸減少第一電動機的驅動電流或驅動電壓大小，使組合結構電動機轉軸的轉速或組合結構電動機轉軸的轉矩按平緩減速曲線逐漸減小，直至滿足命令要求為止；當第一電動機的驅動電流或驅動電壓降為零、且組合結構電動機轉軸的轉速ω降至ω3s、或組合結構電動機轉軸的轉矩m降至m3s時，組合結構電動機驅動控制器切掉第一電動機的動力電源，保持第二電動機和第三電動機各自的驅動電流或驅動電壓大小不變；

（2.2）當命令要求進一步減小組合結構電動機轉軸的轉速或轉矩、即使轉軸的轉速處于ω2s與ω3s間或轉矩處于m2s與m3s間減小時，組合結構電動機驅動控制器在保持第一電動機的驅動電流或驅動電壓為零且斷電的情況下，讓第二電動機和第三電動機的驅動電流或驅動電壓開始逐漸減小，使組合結構電動機轉軸的轉速或轉矩按平緩減速曲線減小，直至組合結構電動機轉軸的轉速或轉矩滿足命令要求為止；當組合結構電動機轉軸的轉速降至ω2s、或組合結構電動機轉軸的轉矩降至m2s時，保持此時的第二電動機和第三電動機的驅動電流或驅動電壓不變；

（2.3）若命令要求繼續降低組合結構電動機轉軸的轉速或轉矩，即要求轉軸的轉速在ω1s與ω2s區間、或要求轉軸的轉矩在m1s與m2s區間減小時，則組合結構電動機驅動控制器在繼續減小第二電動機和第三電動機的驅動電流或驅動電壓的同時，接通第一電動機的動力電源并使其驅動電流或驅動電壓逐漸增大，但該過程繼續滿足組合結構電動機轉軸的轉速或轉矩按平緩減速曲線減小，直至組合結構電動機轉軸的轉速或轉矩降至命令要求為止；當第二電動機和第三電動機的驅動電流或驅動電壓均降為零、且組合結構電動機轉軸的轉速降為ω1s或組合結構電動機轉軸的轉矩降為m1s時，切斷第二電動機和第三電動機的動力電源，保持第一電動機此時的驅動電流或驅動電壓不變；

（2.4）若命令要求繼續降低組合結構電動機轉軸的轉速或轉矩，即要求轉軸的轉速在0與ω1s區間、或要求轉軸的轉矩在0與m1s區間減小時，組合結構電動機驅動控制器讓第一電動機的驅動電流或驅動電壓開始并逐漸下降，使組合結構電動機轉軸按平緩減速曲線下降轉軸速度或力矩，直至達到命令要求的數值為止；當第一電動機的驅動電流或驅動電壓降為零、且組合結構電動機轉軸的轉速或力矩降為零時，則切斷第一電動機的動力電源、組合結構電動機轉軸抱閘，結束減速減載過程。