(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 1255777 A (43)申请公布日 2000.06.07 |
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(21)申请号 CN98125178.1
(22)申请日 1998.12.02
(71)申请人 中国科学院电工研究所
地址 100080 北京市海淀区中关村北二条6号
(72)发明人 张斌 华元涛 王时毅
(74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任公司
代理人 方国成
(51)Int.CI
H02P7/00
(54)发明名称
(57)摘要
本发明交直流电动机通用的驱动器及其驱动控制方法,用于驱动控制永磁同步电动机、感应式异步电动机或永磁直流电动机。本驱动器包括数字控制单元、电流控制单元、PWM波发生单元以及主回路单元。系统中还有电流、速度反馈监测器件。电动机接到驱动器输出端子上。当驱动不同的电动机时,不必改动硬件电路,只需对数字控制单元进行控制模式设置,按控制软件程序完成系列运算,最后由主回路单元输出,实现对电动机的驱动控制。 | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1、一种交直流电动机通用的驱动器，包括电流运算单元(10)、PWM波发生单元(11、12、13)、主回路单元(60)，以电流传感器(6、7)和光电编码器(31)分别作为电动机的电流和速度的反馈监测器件，所驱动的电动机的电枢绕组与驱动器的输出端子(32)相连，其特征是本驱动器有一含有微处理器的数字控制单元(50)，该数字控制单元根据所控制电动机的类别设置不同的控制模式(1000)，取速度指令(27)和与电动机同轴安装的编码器信号(31)作为其输入，按所设置的电动机控制模式计算电动机的反馈位移和反馈速度，并进行速度运算或速度计算及矢量控制运算，由此得到电流指令送入电流运算单元(10)。
2、一种交直流电动机通用的驱动器的驱动控制方法，其特征在于，由数字控制单元(50)首先按所控制的电动机，完成控制模式的设置(1000)，包括程序入口的设置和控制参数的设置。
3、根据权利要求2的驱动控制方法，其特征在于，当控制一台感应式异步电动机(104)时，与感应式异步电动机(104)同轴安装的光电编码器(105)的信号(131)输入到数字控制单元(50)，将数字控制单元(50)的程序入口设置为感应式异步电动机的闭环速度运算(1100)，此程序以速度指令输入(127)和光电编码器信号(131)作为输入，进行感应式异步电动机的速度闭环运算，再通过感应式异步电动机的矢量控制运算(1110)，得到感应式异步电动机的两相电枢的电流指令iu(136)和iv(137)，连同由主回路单元输出的两相绕组的电流反馈信号(129)、(130)输入到电流运算单元(10)，在电流运算单元(10)，感应式异步电动机w相的电流指令iw(121)可通过相加并取反iw＝一(iu+iv)(20)得到；感应式异步电动机W相电流反馈iwf(122)可通过相加并取反iwf＝-(iuf+ivf)(19)得到，由电流运算单元(10)完成电流环比例运算，并通过PWM波发生单元(11)、(12)、(13)产生PWM波调制信号q1～q6，输入到主回路单元(60)，控制大功率晶体管V1～V6对直流母线电压(8)～(9)进行斩波，输出脉宽调制电压到输出端子(32)，输出端子(32)的U、V、W分别与感应式异步电动机(104)的三相电枢绕组(33)、(34)、(35)相连，从而驱动感应式异步电动机(104)运转。
4、如权利要求2的驱动控制方法，其特征在于，当控制一台永磁同步电动机(204)时，与永磁同步电动机(204)同轴安装的光电编码器(205)的信号(231)输入到数字控制单元(50)，将数
字控制单元(50)的程序入口设置为永磁同步电动机的闭环速度运算(1200)，此程序以速度指令(227)和光电编码器信号(231)作为输入，进行永磁同步电动机的速度闭环运算，再通过永磁同步电动机的矢量控制运算(1210)，得到两相电枢的电流指令(236)和(237)，连同由主回路单元输出的两相绕组的电流反馈信号(229)、(230)输入到电流运算单元(10)，在电流运算单元(10)，永磁同步电动机W相的电流指令iw(221)可通过相加并取反iw＝-(iu+iv)(20)得到；永磁同步电动机W相电流反馈iwf(222)可通过相加并取反iwf＝-(iuf+ivf)(19)得到，由电流运算单元(10)完成电流环比例运算，并通过PWM波发生单元(11)、(12)、(13)产生PWM波调制信号q1～q6，输入到主回路单元(60)，控制大功率晶体管V1～V6对直流母线电压(8)～(9)进行斩波，输出脉宽调制电压到输出端子(32)，输出端子(32)的U、V、W分别与永磁同步电动机(204)的三相电枢绕组(133)、(134)、(135)相连，从而驱动永磁同步电动机(204)运转。
5、如权利要求2的驱动控制方法，其特征在于，当同时控制两台永磁直流电动机(304)和(404)时，与永磁直流电动机(304)和(404)同轴安装的光电编码器(305)和(405)的信号(331)和(431)输入到数字控制单元(50)，将数字控制单元(50)的程序入口设置为(1300)，程序(1310)以速度指令1(327)和光电编码器信号(331)作为输入，进行永磁直流电动机(304)的闭环速度运算，得到电流指令(336)；程序(1320)以速度指令2(427)和光电编码器信号(431)作为输入，
进行永磁直流电动机(404)的闭环速度运算，得到电流指令(437)，对应于两台永磁直流电动机的电流指令(336)和(437)，连同由主回路单元输出的对应于两台永磁直流电动机的电流反馈信号(329)和(430)输入到电流运算单元(10)，由电流运算单元(10)完成两台永磁直流电动机的电流环比例运算，并通过PWM波发生单元(11)、(12)、(13)产生PWM波调制信号q1～q6，输入到主回路单元(60)，控制大功率晶体管V1～V6对直流母线电压(8)～(9)进行斩波，输出脉宽调制电压到输出端子(32)，驱动器的输出端子(32)的V、W分别与永磁直流电动机(304)的二相电枢绕组(334)、(333)相连；输出端子(32)的U、W分别与永磁直流电动机(404)的二相电枢绕组(335)、(393)相连，从而独立地驱动两台永磁直流电动机(305)和(405)运转。
6、如上述权利要求2的驱动控制方法，其特征在于，当控制一台永磁直流电动机(504)时，与永磁直流电动机(504)同轴安装的光电编码器(505)的信号(531)输入到数字控制单元(50)，将数字控制单元(50)的程序入口设置为永磁直流电动机的闭环速度运算(1400)，此程序以速度指令(527)和光电编码器信号(531)作为输入，进行永磁直流电动机的速度闭环运算，得到电流指令(536)、同时设置电流指令(537)为零，(536)和(537)连同由主回路单元输出的电枢绕组的电流反馈信号(529)和电流反馈信号(530)，此信号为零，输入到电流运算单元(10)，由电流运算单元(10)完成电流环比例运算，并通过PWM波发生单元(11)、(12)、(13)产生PWM
波调制信号q1～q6，此时，q1和q2为零，输入到主回路单元(60)，控制大功率晶体管V1～V4对直流母线电压(8)～(9)进行斩波，输出脉宽调制电压到输出端子(32)，输出端子(32)的V、W分别与永磁同步电动机(504)的两相电枢绕组(534)和(533)相连，从而驱动永磁直流电动机(504)运转。
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