【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電機控制，尤其涉及一種用于直流無刷電機的限速恒功率控制方法。
技術介紹
1、電機的恒功率控制指輸入指令代表電機運行的目標功率，當輸入指令不變時，無論負載如何變化，電機運行的功率均不變。由于恒功率模式下，電機的控制目標為功率，而非轉速，因此該模式具有輸入指令不變時，輕載高速運行，重載低速運行的特點。然而在實際應用中，單純的恒功率控制方式有時不能滿足需求，尤其對于筋膜槍、磨甲器等負載波動較大的應用，即使指令功率較小，空載時的電機轉速也會過高，此時需要使用帶有限速功能的恒功率控制方法，即指令功率對應的轉速超過限速閾值時，電機運行在規定的最大轉速下，此時電機處于限速模式，實際功率低于指令功率。當負載逐步增加時，電機的實際功率相應增加，當實際功率達到指令功率后，電機工作在恒功率模式，實際功率不再隨負載變化而改變。
2、傳統的恒功率控制方法中，通過限制電機的驅動電壓可近似實現限速功能。這是因為電機運轉時產生的反電動勢正比于轉速，且不能超過電機的驅動電壓。因此，驅動電壓一定時，電機的理論最大轉速也相應確定。然而驅動電壓一部分用于抵消反電動勢，另一部分用于抵消電機定子線圈中電阻和電感上的壓降，由于兩部分占比依然隨負載變化而改變，因此限制驅動電壓并不能準確地限制反電動勢的最大值，即限制驅動電壓的方法無法精確實現限速功能。另一種恒功率限速的方法通過閉環反饋的原理實現，即電機工作在恒功率模式，同時監控電機的轉速，當電機轉速超過既定閾值時，說明負載過小，需逐步降低原始指令功率，使轉速降至限速閾值；當轉速低于既定閾值時，說明負載
3、由此可見本領域中需要一種新的用于直流無刷電機的限速恒功率控制方法，該方法能夠提供更高的控制帶寬并同時實現精準限速。
技術實現思路
1、本專利技術提出一種新的用于直流無刷電機的限速恒功率控制方法，該方法基于矢量控制(foc)方法。一方面，該方法復用了foc控制邏輯中的恒功率控制模塊和恒速模塊，實現技術低成本實現。另一方面，該方法控制帶寬高，實際限速精確。
2、基于上述技術目的，本專利技術提供一種用于直流無刷電機的限速恒功率控制方法，所述方法用于電機矢量控制系統，所述電機矢量控制系統包括：q軸電壓生成單元、d軸電壓生成單元、三相電壓生成單元、三相電流采集單元及q軸目標電流運算單元；所述q軸目標電流運算單元包括：恒速pi控制單元、恒功率控制單元及電流鉗位邏輯單元；
3、所述限速恒功率控制方法包括：
4、根據目標恒功率設定值pwr運算獲得恒功率q軸目標電流iq_pwr；所述運算過程滿足于：其中vd為d軸控制電壓，vq為q軸控制電壓，id_fb為d軸實測電流；
5、將預設最大轉速值spdmax和電機當前的實際轉速spdact輸入恒速pi控制單元運算獲得恒轉速q軸目標電流iq_spd；
6、將恒功率q軸目標電流iq_pwr和恒轉速q軸目標電流iq_spd送入電流鉗位邏輯單元，由電流鉗位邏輯單元輸出恒功率q軸目標電流iq_pwr和恒轉速q軸目標電流iq_spd中的較小值，并由電流鉗位邏輯單元的輸出結果作為q軸目標電流iq_ref輸入至q軸電壓生成單元。
7、在一個實施例中，所述q軸電壓生成單元用于生成控制電機運行的q軸控制電壓vq，所述d軸電壓生成單元用于生成控制電機運行的d軸控制電壓vd。
8、在一個實施例中，所述三相電壓生成單元用于將q軸電壓生成單元和d軸電壓生成單元生成的q軸控制電壓vq和d軸控制電壓vd轉換成控制電機運行的三相電壓值并輸出至電機以控制電機運轉。
9、在一個實施例中，所述三相電流采集單元用于采集電機實際運轉狀態下的三相電流值，并將三相電流值轉換為q軸實測電流iq_fb及d軸實測電流id_fb。
10、在一個實施例中，所述恒速pi控制單元所進行的pi控制包括：
11、利用預設最大轉速值spdmax與實際轉速spdact實時計算值err；
12、通過比例項乘法器將差值err放大kp倍送入加法器；
13、通過積分項乘法器將差值err放大ki倍后送入積分器，積分器的結果也送入加法器；
14、加法器計算獲得的電流為達到預設最大轉速值spdmax所需的恒轉速q軸目標電流iq_spd；其中，比例項增益kp正相關于負載轉動慣量，負相關于電機極對數和反電動勢常數，積分項增益ki正相關于恒速pi控制更新的周期。
15、與現有技術相比，本專利技術的一個或多個實施例可以具有如下優點：
16、本專利技術提出了一種直流無刷電機的限速恒功率控制方法。一方面，該方法基于現有的電機矢量控制系統，首先用最高限速作為恒速pi控制的目標值以確定達到最高限速所需的q軸目標電流iq_spd，然后通過將q軸目標電流iq_ref鉗位在恒轉速q軸目標電流iq_spd以下以確保電機低于最高轉速運行。該方法復用了foc控制邏輯中的恒功率控制模塊和恒速模塊，實現技術低成本實現。另一方面，該方法控制帶寬高，實際限速精確。
17、本專利技術的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本專利技術而了解。本專利技術的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
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1.一種用于直流無刷電機的限速恒功率控制方法，所述方法用于電機矢量控制系統，所述電機矢量控制系統包括：Q軸電壓生成單元、D軸電壓生成單元、三相電壓生成單元、三相電流采集單元及Q軸目標電流運算單元；所述Q軸目標電流運算單元包括：恒速PI控制單元、恒功率控制單元及電流鉗位邏輯單元；
2.根據權利要求1所述的限速恒功率控制方法，其特征在于，所述Q軸電壓生成單元用于生成控制電機運行的Q軸控制電壓Vq，所述D軸電壓生成單元用于生成控制電機運行的D軸控制電壓Vd。
3.根據權利要求1所述的限速恒功率控制方法，其特征在于，所述三相電壓生成單元用于將Q軸電壓生成單元和D軸電壓生成單元生成的Q軸控制電壓Vq和D軸控制電壓Vd轉換成控制電機運行的三相電壓值并輸出至電機以控制電機運轉。
4.根據權利要求1所述的限速恒功率控制方法，其特征在于，所述三相電流采集單元用于采集電機實際運轉狀態下的三相電流值，并將三相電流值轉換為Q軸實測電流Iq_fb及D軸實測電流Id_fb。
5.根據權利要求1所述的限速恒功率控制方法，其特征在于，所述恒速PI控制單元所進行的P
6.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機指令，其中，該計算機指令被處理器執行時實現權利要求1-5之一所述方法的步驟。
7.一種電機矢量控制系統，其特征在于，所述電機矢量控制系統執行權利要求1-5之一所述方法對電機運行進行限速恒功率控制。
...【技術特征摘要】
1.一種用于直流無刷電機的限速恒功率控制方法，所述方法用于電機矢量控制系統，所述電機矢量控制系統包括：q軸電壓生成單元、d軸電壓生成單元、三相電壓生成單元、三相電流采集單元及q軸目標電流運算單元；所述q軸目標電流運算單元包括：恒速pi控制單元、恒功率控制單元及電流鉗位邏輯單元；
2.根據權利要求1所述的限速恒功率控制方法，其特征在于，所述q軸電壓生成單元用于生成控制電機運行的q軸控制電壓vq，所述d軸電壓生成單元用于生成控制電機運行的d軸控制電壓vd。
3.根據權利要求1所述的限速恒功率控制方法，其特征在于，所述三相電壓生成單元用于將q軸電壓生成單元和d軸電壓生成單元生成的q軸控制電壓vq和d軸控制電壓v...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王可睿，
申請(專利權)人：北京芯格諾微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：
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