勵(lì)磁電壓控制的電動(dòng)勢(shì)閉環(huán)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速控制方法
【專利摘要】本發(fā)明的勵(lì)磁電壓控制的電動(dòng)勢(shì)閉環(huán)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速控制方法?？刂葡到y(tǒng)通電，第一個(gè)控制周期為：先預(yù)設(shè)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓等值，讀取電動(dòng)勢(shì)輸入控制量和勵(lì)磁繞組最大總端電壓設(shè)定值，計(jì)算串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)、勵(lì)磁繞組的總端電壓控制值和電動(dòng)機(jī)端電壓控制值，脈寬調(diào)制控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓；第二個(gè)控制周期為：采集串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)任一勵(lì)磁繞組的端電壓，讀取電動(dòng)勢(shì)輸入控制量和勵(lì)磁繞組最大總端電壓設(shè)定值，計(jì)算串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)等值；控制器按第二個(gè)控制周期的控制順序進(jìn)行循環(huán)重復(fù)控制。本發(fā)明方法使串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速線性可調(diào)，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩可設(shè)定，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，具有軟機(jī)械特性和電流過載保護(hù)。
【專利說明】勵(lì)磁電壓控制的電動(dòng)勢(shì)閉環(huán)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電機(jī)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種勵(lì)磁電壓控制的電動(dòng)勢(shì)閉環(huán)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]串勵(lì)電動(dòng)機(jī)具有軟機(jī)械特性，應(yīng)用于電力牽引車、電動(dòng)工具、縫紉機(jī)和攪拌機(jī)等需軟機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備。調(diào)節(jié)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速。采用不同的控制方法調(diào)節(jié)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓，能夠賦予串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不同的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。
[0003]在調(diào)節(jié)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓調(diào)速時(shí)，若直接對(duì)轉(zhuǎn)速作無靜差閉環(huán)控制，能實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的線性調(diào)速，但需增設(shè)轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置，增加系統(tǒng)的制造成本，還會(huì)使調(diào)速系統(tǒng)喪失串勵(lì)電動(dòng)機(jī)特有的軟機(jī)械特性。需要研究既能線性調(diào)速，又能使系統(tǒng)保持軟機(jī)械特性，并無需測(cè)量轉(zhuǎn)速的調(diào)速控制方法。
[0004]在調(diào)節(jié)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)端電壓調(diào)速時(shí)，若增加對(duì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩控制，則既可提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，還可調(diào)節(jié)設(shè)定電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并為電動(dòng)機(jī)提供電流過載保護(hù)。但常用的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制方法復(fù)雜，需要研究基于勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)特征的串勵(lì)電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩控制的特有方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種勵(lì)磁電壓控制的電動(dòng)勢(shì)閉環(huán)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速控制方法，使得串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速線性可調(diào)、無測(cè)速裝置、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)矩控制功能和軟機(jī)械特性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述控制要求，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:通過控制勵(lì)磁電壓控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，通過閉環(huán)控制電動(dòng)勢(shì)控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，為勵(lì)磁電壓控制的電動(dòng)勢(shì)閉環(huán)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速控制方法，
[0007]采用脈寬調(diào)制方式調(diào)節(jié)控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的直流斬波降壓調(diào)壓電源，給串勵(lì)電動(dòng)機(jī)提供端電壓，
[0008]具體步驟是:
[0009]串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通電，啟動(dòng)系統(tǒng)中的控制器；
[0010]控制器進(jìn)入第一個(gè)控制周期T。，控制器的控制順序?yàn)?先預(yù)設(shè)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓U=0、勵(lì)磁繞組的總端電壓Uf=O和控制器中的積分電壓U1=O,讀取系統(tǒng)的電動(dòng)勢(shì)輸入控制量e*和系統(tǒng)的勵(lì)磁繞組最大總端電壓設(shè)定值Ufl；，計(jì)算串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)e、勵(lì)磁繞組的總端電壓控制值u/和電動(dòng)機(jī)端電壓控制值u%脈寬調(diào)制調(diào)節(jié)控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電
壓 U=U*;
[0011]控制器進(jìn)入第二個(gè)控制周期之后，對(duì)系統(tǒng)實(shí)施以T。為周期的重復(fù)循環(huán)測(cè)試與控制，控制器的控制順序?yàn)?采集串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓u和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)兩個(gè)相同勵(lì)磁繞組中任意一個(gè)勵(lì)磁繞組的端電壓0.5uf，讀取系統(tǒng)的電動(dòng)勢(shì)輸入控制量e*和系統(tǒng)的勵(lì)磁繞組最大總端電壓設(shè)定值Ufm%計(jì)算串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)e、勵(lì)磁繞組的總端電壓控制值u/和電動(dòng)機(jī)端電壓控制值脈寬調(diào)制調(diào)節(jié)控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓U=U'
[0012]本發(fā)明的有益效果是，使控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速線性可調(diào)并具有軟機(jī)械特性；控制系統(tǒng)的串勵(lì)電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩可調(diào)節(jié)設(shè)定；控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)加快；控制系統(tǒng)為串勵(lì)電動(dòng)機(jī)提供電流過載保護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明方法所應(yīng)用的串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施例的電路原理圖；
[0014]圖2為本發(fā)明控制方法對(duì)于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施例的控制流程圖。
[0015]圖中，1、數(shù)字微控制器；2、電壓0.5%測(cè)量電路；3、電壓u測(cè)量電路；4、隔離驅(qū)動(dòng)電路。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]如圖1所示，為本發(fā)明方法所應(yīng)用的串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施例電路，該串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、不可控整流部分及脈寬調(diào)制降壓斬波電源部分連接而成。
[0018]在串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞繞組兩端分別串接有勵(lì)磁繞組LI和L2。
[0019]不可控整流部分包括二極管Dl?D4、電阻R和電容C，其中的二極管Dl與D3的串聯(lián)支路和二極管D2與D4的串聯(lián)支路并聯(lián)，二極管Dl與D3之間的連接點(diǎn)、二極管D2與D4之間的連接點(diǎn)同時(shí)對(duì)外與單相交流電源對(duì)應(yīng)連接；二極管Dl與D2的正極同時(shí)與電阻R連接，電阻R另一端與二極管D3與D4的負(fù)極之間連接有電容C。
[0020]脈寬調(diào)制降壓斬波電源部分包括控制器、全控型的功率電子開關(guān)器件V和續(xù)流二極管D，其中的控制器包括數(shù)字微控制器1、勵(lì)磁繞組L2端的電壓0.5uf測(cè)量電路2、電動(dòng)機(jī)端的電壓u測(cè)量電路3和功率電子開關(guān)器件V的隔離驅(qū)動(dòng)電路4。
[0021]勵(lì)磁繞組LI和L2的外端分別與二極管D的正、負(fù)極對(duì)應(yīng)連接，二極管D的正、負(fù)極分別與電壓u測(cè)量電路3兩個(gè)輸入端連接，二極管D的負(fù)極與二極管D3與D4的負(fù)極同時(shí)連接，勵(lì)磁繞組L2兩端分別與電壓0.5uf測(cè)量電路2兩個(gè)輸入端連接；電壓0.5uf測(cè)量電路2和電壓u測(cè)量電路3的輸出端同時(shí)與數(shù)字微控制器I的兩個(gè)接入端連接，數(shù)字微控制器I還設(shè)置有另外的控制量接口(即電動(dòng)勢(shì)輸入控制量e*和勵(lì)磁繞組最大總端電壓設(shè)定值UfnT),數(shù)字微控制器I的輸出端通過隔離驅(qū)動(dòng)電路4與功率電子開關(guān)器件V的腳2連接，功率電子開關(guān)器件V的腳3與電容C的正極連接，功率電子開關(guān)器件V的腳I與二極管D的正極連接。
[0022]輸入數(shù)字微控制器I的控制量為電動(dòng)勢(shì)輸入控制量e*和勵(lì)磁繞組最大總端電壓設(shè)定值Ufm'在數(shù)字微控制器I內(nèi)預(yù)存有串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的額定電壓Un、電樞繞組電阻Ra、勵(lì)磁繞組電阻Rf、比例計(jì)算系數(shù)Kp和積分計(jì)算系數(shù)K1,串勵(lì)電動(dòng)機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)e、勵(lì)磁繞組總端電壓控制值u/和電動(dòng)機(jī)端電壓控制值u*的計(jì)算方式，以及控制順序的流程。
[0023]外部的單相交流電源經(jīng)不可控整流部分變換為直流電源，再經(jīng)脈寬調(diào)制降壓斬波電源部分輸出可調(diào)直流電壓給串勵(lì)電動(dòng)機(jī)；控制器采用脈寬調(diào)制方式調(diào)節(jié)斬波電源中全控型功率電子開關(guān)器件V的通斷占空比，控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓U=U'
[0024]如圖2所示，為本發(fā)明勵(lì)磁電壓控制的電動(dòng)勢(shì)閉環(huán)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速控制方法。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)壓電源的脈寬調(diào)制控制周期為Tp，控制器以不小于6TP且不大于16TP的控制周期T。對(duì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施重復(fù)循環(huán)的測(cè)試與控制，控制過程按照以下步驟實(shí)施:
[0025]系統(tǒng)通電即啟動(dòng)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的控制器；
[0026]控制器進(jìn)入第一個(gè)控制周期T。，控制器的控制順序?yàn)?先預(yù)設(shè)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓u=0、勵(lì)磁繞組的總端電壓Uf=O和控制器中的積分電壓U1=O,讀取系統(tǒng)的電動(dòng)勢(shì)輸入控制量e*和系統(tǒng)的勵(lì)磁繞組最大總端電壓設(shè)定值Ufl；，計(jì)算串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)e、勵(lì)磁繞組的總端電壓控制值u/和電動(dòng)機(jī)端電壓控制值u%脈寬調(diào)制調(diào)節(jié)控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電
壓 U=U*;
[0027]控制器進(jìn)入第二個(gè)控制周期T。，即對(duì)系統(tǒng)實(shí)施以T。為周期的重復(fù)循環(huán)測(cè)試與控制，在一個(gè)控制周期T。內(nèi)，控制器的控制順序?yàn)?采集串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓u和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)兩個(gè)相同勵(lì)磁繞組中任意一個(gè)勵(lì)磁繞組的端電壓0.5uf，讀取系統(tǒng)的電動(dòng)勢(shì)輸入控制量e*和系統(tǒng)的勵(lì)磁繞組最大總端電壓設(shè)定值Uf:，計(jì)算串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)e、勵(lì)磁繞組的總端電壓控制值u/和電動(dòng)機(jī)端電壓控制值u%脈寬調(diào)制調(diào)節(jié)控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓
氺
U=U O
[0028]對(duì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)e的計(jì)算式為:e=u-(l+Ra/Rf)uf，式中Ra和Rf分別為串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞繞組電阻和勵(lì)磁繞組總電阻；
[0029]對(duì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組總端電壓控制值u/的計(jì)算式為:先計(jì)算積分電壓U1=K1 (e*-e) +U1,式中等號(hào)右邊的U1為上個(gè)控制周期的U1值，等號(hào)左邊的U1為本控制周期新的U1值，式中的K1為積分計(jì)算系數(shù)；再計(jì)算U/=KP(e*-e)+Ul，式中的Kp為比例計(jì)算系數(shù)，當(dāng)計(jì)算出的 u/>UfI；或 u/〈-UfI；時(shí)，限定 u/=UfI；或 u/=-UfI；；
[0030]對(duì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)端電壓控制值u*的計(jì)算式為:u*=(l+Ra/Rf)u/+e，當(dāng)11*>隊(duì)或11*〈0時(shí)，限定u*=UN或u*=0，式中的Un為串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的額定電壓。
[0031]實(shí)施例:
[0032]系統(tǒng)通電，即啟動(dòng)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的控制器，在通電初始化并先預(yù)設(shè)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓u=0、勵(lì)磁繞組的總端電壓Uf=O和控制器中的積分電壓U1=O之后，控制器進(jìn)入重復(fù)循環(huán)工作狀態(tài)，
[0033]若控制周期T^Tp,則控制流程的工作時(shí)序?yàn)?在Tc的第I個(gè)至第3個(gè)Tp時(shí)間里，采集串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓u和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組L2的端電壓0.5uf，讀取系統(tǒng)的電動(dòng)勢(shì)輸入控制量e*和系統(tǒng)的勵(lì)磁繞組最大總端電壓設(shè)定值Uf:;在T。的第4個(gè)Tp時(shí)間里，計(jì)算串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)e、勵(lì)磁繞組總端電壓控制值Uf和電動(dòng)機(jī)端電壓控制值u ;在T。的第5個(gè)至第6個(gè)Tp時(shí)間里，脈 寬調(diào)制調(diào)節(jié)控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓U=U'
[0034]參照?qǐng)D2，本發(fā)明方法對(duì)于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制效果表現(xiàn)在以下方面:
[0035]I)對(duì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制效果是:由于u/為e*-e的比例積分運(yùn)算結(jié)果，所以當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)電動(dòng)勢(shì)e無靜態(tài)偏差，即串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)e等于電動(dòng)勢(shì)輸入控制量e'由于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)e=(；0 (i)n，式中(；為串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，O (i)為隨電流i增大的串勵(lì)電動(dòng)機(jī)主極磁通；串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T=CtO (i)i，式中Ct為串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，所以當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電流i不變，CeO (i)不變，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n=e7[(；0 (i)]，即轉(zhuǎn)速n隨電動(dòng)勢(shì)輸入控制量e*線性可調(diào)；當(dāng)e*不變時(shí)，nO (i)不變,系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大使電流i增大,繼而使O (i)增大,結(jié)果使串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n隨系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大而降低，系統(tǒng)呈現(xiàn)軟機(jī)械特性。
[0036]2)對(duì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩控制效果是:串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組總端電壓uf=Rfi,控制Uf即控制了串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電流,繼而控制了電磁轉(zhuǎn)矩T=CtO⑴i。當(dāng)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，因?yàn)閑=0，所以控制流程對(duì)e*-e的比例積分運(yùn)算結(jié)果被限定u/=Ufl；，控制器控制電動(dòng)機(jī)端電壓U=U*= (1+Ra/Rf) Ufffl*0由于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)電壓方程為U= (Rf+Ra) i，故控制器控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)電流i=u/ (Rf+Ra) =UfmVRf,即串勵(lì)電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)電流可隨Ufm*線性設(shè)定，繼而設(shè)定了串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。
[0037]3)對(duì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和電流過載保護(hù)控制效果是:在串勵(lì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)較小，控制流程對(duì)e*_e的比例積分運(yùn)算結(jié)果被限定u/=Ufl；，控制器控制電動(dòng)機(jī)端電壓u=u*=(l+Ra/Rf)UfI；+e。由于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電壓方程為U= (Rf+Ra) i+e，故控制器控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)電流i=Ufm7Rf。若Ufm*對(duì)應(yīng)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)允許的最大電流，則控制器控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)以其允許的最大電流(電磁轉(zhuǎn)矩)完成起動(dòng)的前段過程。表明本發(fā)明對(duì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組總端電壓Uf的控制，既為電動(dòng)機(jī)提供了電流過載保護(hù)，又加快了電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程。
[0038]4)對(duì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)端電壓的限定控制效果是:如果串勵(lì)電動(dòng)機(jī)端電壓控制值u*大于額定電壓Un，控制流程限定u*=UN，此時(shí)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)在額定電壓Un下開環(huán)運(yùn)行；如果串勵(lì)電動(dòng)機(jī)端電壓控制值u*小于零，控制流程限定u*=0，此時(shí)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)在零端電壓下開環(huán)運(yùn)行。
[0039]5)本發(fā)明方法中的比例積分計(jì)算系數(shù)調(diào)試效果是:增大控制流程中的比例計(jì)算系數(shù)Kp和積分計(jì)算系數(shù)K1可加快系統(tǒng)的響應(yīng)。由于K/T。為比例積分運(yùn)算數(shù)字化之前的積分系數(shù)，所以對(duì)系數(shù)K1取值時(shí)應(yīng)考察K/T。的取值。Kp和K1的取值過大會(huì)使系統(tǒng)階躍響應(yīng)的超調(diào)量過大，甚至使系統(tǒng)振蕩，可通過階躍輸入系統(tǒng)的電動(dòng)勢(shì)輸入控制量e%觀察串勵(lì)電動(dòng)機(jī)端電壓u和勵(lì)磁繞組L2端電壓Uf的階躍響應(yīng)波形，調(diào)試確定Kp和K1的數(shù)值。
[0040]本發(fā)明方法，以串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)e作為串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的無靜差閉環(huán)控制變量。當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，e與轉(zhuǎn)速成正比，調(diào)節(jié)e即可線性調(diào)節(jié)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速；當(dāng)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的e不變時(shí)，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大而下降，調(diào)速系統(tǒng)具有軟機(jī)械特性。
[0041 ] 以串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組總端電壓Uf作為串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制變量。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩取決于串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電流，而串勵(lì)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)其勵(lì)磁繞組總端電壓Uf與電流成正比，控制Uf就能間接控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。
【權(quán)利要求】
1.一種勵(lì)磁電壓控制的電動(dòng)勢(shì)閉環(huán)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速控制方法，其特征是： 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通電，啟動(dòng)系統(tǒng)中的控制器； 控制器進(jìn)入第一個(gè)控制周期T。，控制器的控制順序?yàn)椋合阮A(yù)設(shè)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓u=0、勵(lì)磁繞組的總端電壓Uf=O和控制器中的積分電Su1=O,讀取系統(tǒng)的電動(dòng)勢(shì)輸入控制量e*和系統(tǒng)的勵(lì)磁繞組最大總端電壓設(shè)定值Uf:，計(jì)算串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)e、勵(lì)磁繞組的總端電壓控制值u/和電動(dòng)機(jī)端電壓控制值u%脈寬調(diào)制調(diào)節(jié)控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓
氺U=U ; 控制器進(jìn)入第二個(gè)控制周期之后，對(duì)系統(tǒng)實(shí)施以T。為周期的重復(fù)循環(huán)測(cè)試與控制，控制器的控制順序?yàn)椋翰杉畡?lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓U和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)兩個(gè)相同勵(lì)磁繞組中任意一個(gè)勵(lì)磁繞組的端電壓0. 5uf，讀取系統(tǒng)的電動(dòng)勢(shì)輸入控制量e*和系統(tǒng)的勵(lì)磁繞組最大總端電壓設(shè)定值Uf:，計(jì)算串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)e、勵(lì)磁繞組的總端電壓控制值u/和電動(dòng)機(jī)端電壓控制值脈寬調(diào)制調(diào)節(jié)控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓U=U'
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述勵(lì)磁電壓控制的電動(dòng)勢(shì)閉環(huán)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速控制方法，特征在于，所述控制器對(duì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)e的計(jì)算為： e=u-(l+Ra/Rf) uf,式中Ra和Rf分別為串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞繞組電阻和勵(lì)磁繞組總電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述勵(lì)磁電壓控制的電動(dòng)勢(shì)閉環(huán)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速控制方法，特征在于，所述控制器對(duì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組總端電壓控制值u/的計(jì)算為： 積分電壓U1=K1 (e*-e) +U1,式中等號(hào)右邊的U1為上個(gè)控制周期的U1值，等號(hào)左邊的U1為本控制周期新的U1值，式中的K1為積分計(jì)算系數(shù)； 再計(jì)算u/=KP(e*-e) +U1,式中的Kp為比例計(jì)算系數(shù)，當(dāng)計(jì)算出的u/〉!^或Uf*〈-1^時(shí)，限定或 Uj^=-Ufm'
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述勵(lì)磁電壓控制的電動(dòng)勢(shì)閉環(huán)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速控制方法，特征在于，所述控制器對(duì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)端電壓控制值u*的計(jì)算為： u*=(l+Ra/Rf) uf*+e,當(dāng)計(jì)算出的USun或UhXO時(shí)，限定UMjn或uLO,式中的Un為串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的額定電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述勵(lì)磁電壓控制的電動(dòng)勢(shì)閉環(huán)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速控制方法，特征在于，所述控制周期Tc=GTp時(shí)，則控制流程的工作時(shí)序?yàn)椋? 在T。的第I個(gè)至第3個(gè)Tp時(shí)間里，采集串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓u和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組L2的端電壓0. 5uf，讀取系統(tǒng)的電動(dòng)勢(shì)輸入控制量e*和系統(tǒng)的勵(lì)磁繞組最大總端電壓設(shè)定值叫：； 在T。的第4個(gè)Tp時(shí)間里，計(jì)算串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)e、勵(lì)磁繞組總端電壓控制值u/和電動(dòng)機(jī)端電壓控制值 在T。的第5個(gè)至第6個(gè)Tp時(shí)間里，脈寬調(diào)制調(diào)節(jié)控制串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的端電壓U=U'
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述勵(lì)磁電壓控制的電動(dòng)勢(shì)閉環(huán)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速控制方法，特征在于，所述串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、不可控整流部分及脈寬調(diào)制降壓斬波電源部分連接而成； 在串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞繞組兩端分別串接有勵(lì)磁繞組LI和L2 ； 不可控整流部分包括二極管Dl~D4、電阻R和電容C，其中的二極管Dl與D3的串聯(lián)支路和二極管D2與D4的串聯(lián)支路并聯(lián)，二極管Dl與D3之間的連接點(diǎn)、二極管D2與D4之間的連接點(diǎn)同時(shí)對(duì)外與單相交流電源對(duì)應(yīng)連接；二極管Dl與D2的正極同時(shí)與電阻R連接，電阻R另一端與二極管D3與D4的負(fù)極之間連接有電容C ； 脈寬調(diào)制降壓斬波電源部分包括控制器、全控型的功率電子開關(guān)器件V和續(xù)流二極管D，其中的控制器包括數(shù)字微控制器（I)、勵(lì)磁繞組L2端的電壓0. 5%測(cè)量電路（2)、電動(dòng)機(jī)端的電壓u測(cè)量電路（3)和功率電子開關(guān)器件V的隔離驅(qū)動(dòng)電路（4); 勵(lì)磁繞組LI和L2的外端分別與二極管D的正、負(fù)極對(duì)應(yīng)連接，二極管D的正、負(fù)極分別與電壓u測(cè)量電路（3)兩個(gè)輸入端連接，二極管D的負(fù)極與二極管D3與D4的負(fù)極同時(shí)連接，勵(lì)磁繞組L2兩端分別與電壓0. 5uf測(cè)量電路（2)兩個(gè)輸入端連接；電壓0. 5uf測(cè)量電路（2 )和電壓u測(cè)量電路（3 )的輸出端同時(shí)與數(shù)字微控制器（I)的兩個(gè)接入端連接，數(shù)字微控制器（I)還設(shè)置有另外的控制量接口，即電動(dòng)勢(shì)輸入控制量e*和勵(lì)磁繞組最大總端電壓設(shè)定值Uf:;數(shù)字微控制器（I)的輸出端通過隔離驅(qū)動(dòng)電路（4)與功率電子開關(guān)器件V的腳2連接，功率電子開關(guān)器件V的腳3與電容C的正極連接，功率電子開關(guān)器件V的腳I與二極管D的正極連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述勵(lì)磁電壓控制的電動(dòng)勢(shì)閉環(huán)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速控制方法，特征在于，所述數(shù)字微控制器（I)內(nèi)預(yù)存有串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的額定電壓Un、電樞繞組電阻Ra、勵(lì)磁繞組電阻Rf、比例計(jì)算系數(shù)Kp和積分計(jì)算系數(shù)K1,串勵(lì)電動(dòng)機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)e、勵(lì)磁繞組總端電壓控制值u/和電動(dòng)機(jī)端電壓控制值u*的計(jì)算方式，以及控制順序的流程。
【文檔編號(hào)】H02P7/14GK103618487SQ201310603435
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】彭亦稰, 陳小元, 陳超 申請(qǐng)人:麗水學(xué)院, 浙江方正電機(jī)股份有限公司