[发明专利]一种九相无刷直流电机、调速系统及分数阶转速控制器

说明书

技术领域

本发明涉及电机转速控制技术领域，特别是涉及一种分数阶转速控制器，本发明还涉及一种水泵用九相无刷直流电机及其调速系统。

背景技术

随着生产技术的迅速发展，水泵用九相无刷直流电机越来越多地应用到生产生活中来，而如今由于工业生产需求的不断提升，人们对水泵用九相无刷直流电机转速控制的控制精度提出了更高的要求。

目前，水泵用九相无刷直流电机采用的是普通PI控制器来对转速进行控制，具有结构简单、易于实现等优点。但是，由于PI控制是一种线性控制，当外界条件发生变化时，PI控制的比例参数以及积分参数无法相应的发生改变，导致PI控制的控制精度差，抗干扰能力弱；同时，PI控制时产生的超调量大，影响转速控制系统的性能。

因此，如何解决PI控制中的控制精度差、抗干扰能力弱且超调量大的问题是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种分数阶转速控制器，控制精度高，且当外界条件发生变化时，能够通过调整积分阶次以及微分阶次来对转速偏差进行控制，抗干扰能力强，同时还能够减小转速控制时产生的超调量，控制效果好。本发明的另一目的是提供一种包括上述分数阶转速控制器的水泵用九相无刷直流电机及其调速系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种分数阶转速控制器，包括用于调整比例参数的比例控制模块、用于调整积分参数的积分控制模块、用于调整微分参数的微分控制模块、用于使实际得到的积分阶次逼近给定积分阶次，并按照所述积分阶次对输入所述分数阶转速控制器的转速偏差进行变化步调调整的分数阶积分滤波器模块、用于使实际得到的微分阶次逼近给定微分阶次，并按照所述微分阶次对所述转速偏差进行振荡调整的分数阶微分滤波器模块、用于对所述分数阶积分滤波器模块的输出信号进行微调的积分惯性模块、用于对所述分数阶微分滤波器模块的输出信号进行微调的微分惯性模块以及加法器模块；

所述分数阶转速控制器的转速偏差输入端分别与所述比例控制模块的输入端、所述积分控制模块的输入端以及所述微分控制模块的输入端相连；

所述积分控制模块的输出端与所述分数阶积分滤波器模块的输入端相连；所述分数阶积分滤波器模块的输出端与所述积分惯性模块的输入端相连；

所述微分控制模块的输出端与所述分数阶微分滤波器模块的输入端相连，所述分数阶微分滤波器模块的输出端与所述微分惯性模块的输入端相连；

所述加法器模块的第一输入端与所述比例控制模块的输出端相连，所述加法器模块的第二输入端与所述积分惯性模块的输出端相连，所述加法器模块的第三输入端与所述微分惯性模块的输出端相连，所述加法器模块的输出端为所述分数阶转速控制器的输出端。

优选地，还包括：

用于对所述分数阶转速控制器进行整体微调的全局比例放大控制模块，所述全局比例放大控制模块的输入端与所述分数阶转速控制器的转速偏差输入端相连，所述全局比例放大控制模块的输出端分别与所述比例控制模块的输入端、所述积分控制模块的输入端以及所述微分控制模块的输入端相连。

优选地，所述全局比例放大控制模块为乘法器。

优选地，所述比例控制模块、所述积分控制模块以及所述微分控制模块为乘法器。

优选地，所述给定积分阶次的范围为-0.9～-1。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种水泵用九相无刷直流电机的调速系统，所述调速系统包括九相电机主体模块、三个参考电流模块、三个电流滞环控制模块、三个逆变器模块以及三个以上所述的分数阶转速控制器，其中，所述九相电机主体模块的各个输入端分别与三个所述逆变器模块的输出端对应相连。

优选地，所述九相电机主体模块包括核心本体模块、转矩测量模块以及转速测量模块，其中所述核心本体模块包括：

用于分别对应接收所述水泵用九相无刷直流电机的三套线圈绕组的三相线电压并将其转换为相电压的三个线-相电压转换模块、用于确定对应的所述线圈绕组之间的互感和自感的九个互感-自感模块以及用于根据所述线圈绕组的角频率和角位移生成感应电动势的电动势生成模块；其中：

每个所述线-相电压转换模块的三个输出端分别与三个所述互感-自感模块的输入端对应相连，其中，各个所述线-相电压转换模块分别与不同的三个所述互感-自感模块相连；每个所述互感-自感模块的输出端作为对应的电机绕组的对应相上的线电流输出端；