[發明專利]一種精確控制交流伺服電機轉速的裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 202110647648.8
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113206628B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 叢國濤;張永鋒;張曉旭
• 申請（專利權）人: 大連法斯特爾機電有限責任公司
• 主分類號: H02P23/20
• 分類號: H02P23/20;H02P23/14;H02P23/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種精確控制交流伺服電機轉速的裝置及其控制方法。可以精確平穩的控制電機轉速。電路結構簡單，轉速采集、電流采集、三相互補PWM的產生等都是通過主控單片機實現的，只需要連接少許的外圍電路模塊。通過數字脈沖發生器產生的數字脈沖頻率來控制電機轉速，數字脈沖發生器裝置簡單。在計算電機反饋轉速時，進行了數字信號濾波處理，從而使電機高速運轉時轉速可以保持平穩。計算反饋轉速濾波和速度環積分時，除法運算過程中保留小數精度，從而避免累計誤差。

技術領域

本發明涉及化工機械領域，具體為一種精確控制交流伺服電機轉速的裝置及其控制方法。

背景技術

交流伺服電機由于穩定性好、適應性強、加減速動態響應及時、熱消耗少和噪音低等優點，廣泛應用于機床制造業、汽車制造業、鑄件制造業等眾多工業制造領域。工業中使用交流伺服電機經常需要調節電機的轉速，控制電機轉速的系統一般都是由內環電流環PID、外環速度環PID構成。電流環為了控制電機轉矩，是控制的根本，電流環為了控制速度調節的動態響應，讓速度調節更加平穩。但是隨著電機轉速提高，反饋速度的測量誤差通常會影響電機轉動的穩定性，而且速度環PID中的積分增量由于長時間累計誤差，也會引起速度控制上的偏差，致使電機的轉速產生偏差，因此會導致不能精確平穩地控制電機轉速。

發明內容

為了克服上述的不足，本發明提出一種精確控制交流伺服電機轉速的裝置及其控制方法。

本發明采取的技術方案如下：

一種精確控制交流伺服電機轉速的裝置，包括單片機、差分信號采集和光耦隔離模塊、三相PWM驅動模塊、電機編碼器、霍爾傳感器。數字脈沖發生器與差分信號采集和光耦隔離模塊的輸入相連接；差分信號采集和光耦隔離模塊的輸出與單片機16引腳連接，使用單片機計數器采集數字脈沖頻率；單片機51～56引腳連接三相PWM驅動模塊的輸入，用于產生三相PWM波形，控制PWM驅動模塊；三相PWM驅動模塊的輸出連接三相交流伺服電機A/B/C三相端子；三相交流伺服電機安裝電機編碼器；電機編碼器的差分信號輸出連接差分信號采集和光耦隔離模塊的輸入；差分信號采集和光耦隔離模塊的輸出與單片機58、59引腳連接，使用單片機相位計數器采集電機轉速；霍爾傳感器連接到三相PWM驅動模塊的輸出；霍爾傳感器的輸出連接到單片機80、81引腳，使用單片機AD轉換模塊，采集電機的電流。

一種精確控制交流伺服電機轉速的裝置的控制方法，包括以下步驟：

(1)讀取當前時刻t的電機編碼器脈沖數，計算反饋頻率增量PLS_d

PLS_d＝(PLS_new-PLS_old)*PLSG，

公式中PLS_new是當前時刻t讀取的電機編碼器脈沖數，PLS_old是上一時刻t-1讀取的編碼器脈沖數，PLSG是電機軸編碼器補償值，

(2)更新當前時刻t的測量頻率HZ，

HZ＝HZ+PLS_d

(3)當前時刻t的測量頻率HZ經過濾波處理，得到反饋頻率HZF

HZF＝HZF+(HZ-HZF)/HZT，

公式中HZT是電機軸編碼器脈沖頻率濾波時間常數，取除法的余數，下一時刻t+1運算時累加上該余數；

(4)計算當前時刻t設定速度和反饋值的偏差HZ_d，并限幅

HZ_d＝HZS-HZF，