[發明專利]用于控制電動機的方法和控制系統

在審

• 申請號: 201880095628.0
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN112425063A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 高揚
• 申請（專利權）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號: H02P27/08
• 分類號: H02P27/08;H02P23/00;B25J9/16
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 李輝;趙尤斌

用于控制電動機(16)的方法，該方法包括：確定電動機(16)的計劃參考速度(32)；基于計劃參考速度(32)來確定脈沖寬度調制(PWM)開關頻率；以及通過交流電流(24)來控制電動機(16)，該交流電流(24)通過具有所確定的PWM開關頻率的PWM開關來產生。還提供了用于控制電動機(16)的控制系統(12)和包括控制系統(12)的工業機器人(10)。

技術領域

本發明總體涉及用于控制電動機的方法和控制系統。特別地，提供了用于控制電動機的方法，其中脈沖寬度調制(PWM)開關頻率是基于電動機的計劃參考速度確定的，還提供了用于控制電動機的控制系統以及包括控制系統的工業機器人。

背景技術

具有大量的極的PWM控制的電動機需要較高的PWM開關頻率。如今，這種電動機是通過恒定的高PWM開關頻率來控制的。通過恒定的高PWM開關頻率，電動機可能會過熱。高PWM開關頻率也會導致開關損耗、電磁兼容性(EMC)問題以及更高的成本。在某些驅動單元應用中，PWM開關頻率提高50％至150％會導致開關損耗提高50％至150％、EMC問題更高以及成本提高超過50％。然而，只有在電動機的速度較高時才需要較高的PWM開關頻率。

CN 102384118 A公開了一種電液比例閥速度調節控制方法、設備、系統和工程機械設備。該方法包括以下步驟：獲取液壓致動器元件的實際速度；當實際速度與預期速度之間的差大于預定值時，根據差值調節施加在電液比例閥上的PWM信號的頻率和/或占空比；根據所調節的PWM信號的頻率和/或占空比計算顫振信號的頻率和/或振幅，并調節所計算的顫振信號的振幅；將所調節的顫振信號和所調節的PWM信號一起輸入到電液比例閥。

發明內容

本公開的目標是提供用于控制電動機的方法，該方法改進電動機的性能。

本公開的另一目標是提供用于控制電動機的方法，該方法提供電動機的魯棒和/或平滑控制。

本公開的另一目標是提供用于控制電動機的方法，該方法延長電動機和/或電動機的驅動單元的使用壽命。

本公開的另一目標是提供用于控制電動機的方法，該方法減少與電動機相關聯的成本。

本公開的另一目標是提供用于控制電動機的方法，該方法減少與電動機相關聯的EMC問題。

本公開的另一目標是提供用于控制電動機的方法，該方法解決上述目標中的一些目標或所有目標。

本公開的另一目標是提供用于控制電動機的控制系統，該控制系統解決上述目標中的一個目標、一些目標或所有目標。

本公開的另一目標是提供包括用于控制電動機的控制系統的工業機器人，該工業機器人解決上述目標中的一個目標、一些目標或所有目標。

根據一方面，提供了用于控制電動機的方法，該方法包括：確定電動機的計劃參考速度；基于計劃參考速度來確定PWM開關頻率；以及通過交流電流來控制電動機，該交流電流通過具有所確定的PWM開關頻率的PWM開關來產生。

該方法構成了動態PWM開關頻率控制方法。通過基于計劃參考速度確定PWM開關頻率，無需來自電動機的反饋來確定PWM開關頻率。由于一些原因，基于計劃參考速度而不是基于來自電動機的反饋來確定PWM開關頻率是有利的。例如，該方法由此提供了更魯棒的控制，并且電動機的控制不會丟失。此外，在確定PWM開關頻率時，可以避免來自電動機的反饋信號中的干擾(諸如測量誤差)。

該方法基于這樣的原理：計劃參考速度(即電動機的參考速度的預測)足夠好以用于確定適當的PWM開關頻率。然而，來自電動機的反饋可以用于電動機的伺服控制和/或用于監測電動機的性能。例如，來自位置傳感器的反饋可以用于出于各種目的計算電動機的當前速度。