CN114448309A - 一种液压伺服驱动同步电机快速弱磁的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液压伺服驱动同步电机快速弱磁的方法及装置，包括有编码器及PG卡速度采样装置、电流转换模块、SVPWM模块、PWM输出模块和功率模块、速度环PI调节模块和两个电流环PI调节模块、转速计算模块。本发明通过记录上一次最大电压与输出电压的偏差值Ek1和本次最大电压与输出电压的偏差值Ek0，在一个载波调度周期内，判断当前状态是否进入了弱磁II区，比较输出电压与最大电压之间的关系，比较当前输出速度与电机实时反馈的速度，能够迅速的计算出弱磁电流，在转速需要迅速变化时有效的防止因弱磁深度不够而出现的限速现象，同时根据给定速度是否变化迅速调整比例项值，能够有效防止弱磁电流的震荡问题。

Description

一种液压伺服驱动同步电机快速弱磁的方法及装置
技术领域
本发明涉及电机弱磁领域，具体涉及一种液压伺服驱动同步电机快速弱磁的方法及装置。
背景技术
液压伺服驱动器主要用于注塑机的电气液压伺服***上，随着注塑机对节能的要求越来越高，电气液压伺服***开始使用磁场强度更高，功率密度更大的内嵌式同步电机，同时要求电气液压伺服***有更快的响应速度与更高的效率，此时则要求液压伺服驱动器能够使同步电机超速运行。
内嵌式同步电机在旋转时会产生反电动势，转速越高产生的反电动势越大，当反电动势超过驱动器能输出的最大电压时，此时驱动需要进入弱磁模式来保证内嵌式同步电机的转速能够进一步提高，业内通常使用比较直流母线电压与输出电压的方法，通过PI调节弱磁电流来进行控制内嵌式同步电机高速运行。
传统的PI调节弱磁电流的方法，在输出电压受限于驱动器最大电压时开始调节弱磁电流，此时同步电机已经限速，速度的提升与弱磁深度相关，同时弱磁电流的调节快慢取决于PI参数的大小，PI参数过大时容易造成弱磁电流震荡，电机转速不稳定，并不能满足液压伺服能够快速启动到最高转速的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是一种能够解决上述问题的液压伺服驱动同步电机快速弱磁的方法及装置,为解决传统弱磁方法并不能满足液压伺服快速启动到最高转速的要求。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种液压伺服驱动同步电机快速弱磁的方法，包括有电机，具体步骤如下：
S1、记录上一次电机的最大电压与输出电压偏差值Ek1，记录本次最大电压与输出电压偏差值Ek0；
S2、判断弱磁II区电流是否为0,当弱磁II区电流为0时进入步骤S3，否则进入步骤S21；
S21、决断当前输出电压是否处于饱和状态，当当前输出电压已经处于饱和状态，进入步骤S22，否则进入步骤S28；
S22、比较驱动器当前的输出速度与电机实时反馈的转速，当驱动器当前输出速度小于等于电机实时反馈的转速时进入步骤S23，否则进入步骤S24；
S23、记录当前驱动器的输出速度，作为步骤S26决断输出速度是否发生变化的标准，完成记录后进入步骤S3；
S24、判断退出弱磁II区计时是否到达，当退出弱磁II区计时已经到达进入步骤S25，否则进入步骤S26；
S25、通过参数设置的比例参数Kp值和本次最大电压与与输出电压偏差值Ek0计算本次调度的比例项值，比例项值等于Kp乘以Ek0，计算完成后进入步骤S4；
S26、判断当前输出速度是否等于由步骤S23记录的输出速度Freq1，当当前输出速度与步骤S23记录的输出速度已经发生了改变进入步骤S25，否则进入步骤S27；
S27、退出弱磁II区计时时间加1并且将本次调试的比例项值设置为0，完成后进入步骤S4；
S28、判断退出弱磁II区计时是否到达，当退出弱磁II区计时已经到达进入步骤S29，否则进入步骤S27；
S29、通过参数设置的比例参数Kp值、本次最大电压与与输出电压偏差值Ek0和上一次最大电压与与输出电压偏差值Ek1计算本次调度的比例项值，比例项值等于Kp乘以(Ek0-Ek1)，计算完成后进入步骤S4；
S3、设置退出弱磁II区的计时时间值为1秒，并且设置比例项值为0，然后进入步骤S4；
S4、根据参数设定的积分时间值与最大电压与输出电压之间的偏差值计算积分项值；
S5、由上述步骤计算出的比例项值与积分项值求和，并将其与弱磁限制电流值比较，当比例项值与积分项值之和小于弱磁限制电流进入步骤S51，否则进入步骤S52；
S51、给定的励磁电流值Id等于弱磁限制限制电流值，弱磁II区电流值等于比例项值与积分项值之和减去弱磁限制电流值，此部分电流用于补偿在力矩电流给定上；
S52、给定的励磁电流值Id等于比例项值与积分项值之和，弱磁II区电流值赋值为0，为无效状态；
经过上述步骤，一个程序调度周期的弱磁电流计算结束，在下一个周期重复上述步骤；为了及时响应，上述程序步骤在载波周期中断里面执行。
一种液压伺服驱动同步电机快速弱磁的的装置，包括有编码器及PG卡速度采样装置、电流转换模块、SVPWM模块、PWM输出模块和功率模块、速度环PI调节模块和两个电流环PI调节模块、转速计算模块。
本发明的有益效果是：本发明通过记录上一次最大电压与输出电压的偏差值Ek1和本次最大电压与输出电压的偏差值Ek0，在一个载波调度周期内，判断当前状态是否进入了弱磁II区，比较输出电压与最大电压之间的关系，比较当前输出速度与电机实时反馈的速度，能够迅速的计算出弱磁电流，在转速需要迅速变化时有效的防止因弱磁深度不够而出现的限速现象，同时根据给定速度是否变化迅速调整比例项值，能够有效防止弱磁电流的震荡问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的液压伺服驱动同步电机快速弱磁的装置图；
图2为本发明的方法步骤图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书包括任何附加权利要求、摘要和附图中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本发明使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向旋转90度或其他朝向，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“套接”、“连接”、“贯穿”、“插接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图2所示，包括有电机，具体步骤如下：
S1、记录上一次电机的最大电压与输出电压偏差值Ek1，记录本次最大电压与输出电压偏差值Ek0；
S2、判断弱磁II区电流是否为0,当弱磁II区电流为0时进入步骤S3，否则进入步骤S21；
S21、决断当前输出电压是否处于饱和状态，当当前输出电压已经处于饱和状态，进入步骤S22，否则进入步骤S28；
S22、比较驱动器当前的输出速度与电机实时反馈的转速，当驱动器当前输出速度小于等于电机实时反馈的转速时进入步骤S23，否则进入步骤S24；
S23、记录当前驱动器的输出速度，作为步骤S26决断输出速度是否发生变化的标准，完成记录后进入步骤S3；
S24、判断退出弱磁II区计时是否到达，当退出弱磁II区计时已经到达进入步骤S25，否则进入步骤S26；
S25、通过参数设置的比例参数Kp值和本次最大电压与与输出电压偏差值Ek0计算本次调度的比例项值，比例项值等于Kp乘以Ek0，计算完成后进入步骤S4；
S26、判断当前输出速度是否等于由步骤S23记录的输出速度Freq1，当当前输出速度与步骤S23记录的输出速度已经发生了改变进入步骤S25，否则进入步骤S27；
S27、退出弱磁II区计时时间加1并且将本次调试的比例项值设置为0，完成后进入步骤S4；
S28、判断退出弱磁II区计时是否到达，当退出弱磁II区计时已经到达进入步骤S29，否则进入步骤S27；
S29、通过参数设置的比例参数Kp值、本次最大电压与与输出电压偏差值Ek0和上一次最大电压与与输出电压偏差值Ek1计算本次调度的比例项值，比例项值等于Kp乘以(Ek0-Ek1)，计算完成后进入步骤S4；
S3、设置退出弱磁II区的计时时间值为1秒，并且设置比例项值为0，然后进入步骤S4；
S4、根据参数设定的积分时间值与最大电压与输出电压之间的偏差值计算积分项值；
S5、由上述步骤计算出的比例项值与积分项值求和，并将其与弱磁限制电流值比较，当比例项值与积分项值之和小于弱磁限制电流进入步骤S51，否则进入步骤S52；
S51、给定的励磁电流值Id等于弱磁限制限制电流值，弱磁II区电流值等于比例项值与积分项值之和减去弱磁限制电流值，此部分电流用于补偿在力矩电流给定上；
S52、给定的励磁电流值Id等于比例项值与积分项值之和，弱磁II区电流值赋值为0，为无效状态；
经过上述步骤，一个程序调度周期的弱磁电流计算结束，在下一个周期重复上述步骤；为了及时响应，上述程序步骤在载波周期中断里面执行。
一种液压伺服驱动同步电机快速弱磁的装置，其用于实施液压伺服驱动同步电机快速弱磁的方法，其包括编码器及PG卡速度采样装置，用于确定同步电机的转子角度；电流转换模块，用于电流环电流反馈；SVPWM模块、PWM输出模块和功率模块，用于电压输出控制同步电机；速度环PI调节模块和两个电流环PI调节模块；转速计算模块，用于实时计算出当前电机的实际转速；***中计算出来的电机实际转速与检测到母线电压与当前***的给定速度输入到快速弱磁模块当中，通过本发明的液压伺服驱动同步电机快速弱磁的方法计算得到的励磁电流Id与弱磁II区补偿电流两个参数再回馈到***中计算，从而实现同步电机的控制。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种液压伺服驱动同步电机快速弱磁的方法，其特征在于：包括有电机，具体步骤如下：
S1、记录上一次电机的最大电压与输出电压偏差值Ek1，记录本次最大电压与输出电压偏差值Ek0；
S2、判断弱磁II区电流是否为0，当弱磁II区电流为0时进入步骤S3，否则进入步骤S21；
S21、决断当前输出电压是否处于饱和状态，当当前输出电压已经处于饱和状态，进入步骤S22，否则进入步骤S28；
S22、比较驱动器当前的输出速度与电机实时反馈的转速，当驱动器当前输出速度小于等于电机实时反馈的转速时进入步骤S23，否则进入步骤S24；
S23、记录当前驱动器的输出速度，作为步骤S26决断输出速度是否发生变化的标准，完成记录后进入步骤S3；
S24、判断退出弱磁II区计时是否到达，当退出弱磁II区计时已经到达进入步骤S25，否则进入步骤S26；
S25、通过参数设置的比例参数Kp值和本次最大电压与与输出电压偏差值Ek0计算本次调度的比例项值，比例项值等于Kp乘以Ek0，计算完成后进入步骤S4；
S26、判断当前输出速度是否等于由步骤S23记录的输出速度Freq1，当当前输出速度与步骤S23记录的输出速度已经发生了改变进入步骤S25，否则进入步骤S27；
S27、退出弱磁II区计时时间加1并且将本次调试的比例项值设置为0，完成后进入步骤S4；
S28、判断退出弱磁II区计时是否到达，当退出弱磁II区计时已经到达进入步骤S29，否则进入步骤S27；
S29、通过参数设置的比例参数Kp值、本次最大电压与与输出电压偏差值Ek0和上一次最大电压与与输出电压偏差值Ek1计算本次调度的比例项值，比例项值等于Kp乘以(Ek0-Ek1)，计算完成后进入步骤S4；
S3、设置退出弱磁II区的计时时间值为1秒，并且设置比例项值为0，然后进入步骤S4；
S4、根据参数设定的积分时间值与最大电压与输出电压之间的偏差值计算积分项值；
S5、由上述步骤计算出的比例项值与积分项值求和，并将其与弱磁限制电流值比较，当比例项值与积分项值之和小于弱磁限制电流进入步骤S51，否则进入步骤S52；
S51、给定的励磁电流值Id等于弱磁限制限制电流值，弱磁II区电流值等于比例项值与积分项值之和减去弱磁限制电流值，此部分电流用于补偿在力矩电流给定上；
S52、给定的励磁电流值Id等于比例项值与积分项值之和，弱磁II区电流值赋值为0，为无效状态；
经过上述步骤，一个程序调度周期的弱磁电流计算结束，在下一个周期重复上述步骤；为了及时响应，上述程序步骤在载波周期中断里面执行。
2.一种液压伺服驱动同步电机快速弱磁的的装置，其特征在于：包括权利要求1中的液压伺服驱动同步电机快速弱磁的方法，还包括有编码器及PG卡速度采样装置、电流转换模块、SVPWM模块、PWM输出模块和功率模块、速度环PI调节模块和两个电流环PI调节模块、转速计算模块。
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