[发明专利]一种三直流电机串联系统及转矩控制方法

说明书

本发明公开了一种三直流电机串联系统及转矩控制方法，将转速偏差经PI调节器生成三路电流参考信号；经过电流采样和计算获取三台直流电机的电枢电流；三路电流参考信号运用参考转矩合成算法合成四路参考转矩；三台直流电机的电枢电流运用反馈转矩合成算法变成四路合成反馈转矩；四路转矩参考信号和四路转矩反馈信号的偏差分别输入到四路转矩滞环控制器的反向输入端，并输出幅值上限和下限互为相反数的方波信号；运用逆变器开关逻辑生成函数将转矩滞环控制器调节之后的信号经PWM生成四对两两互补的电平信号，输入到四桥臂八开关逆变器中，实现三直流电机串联连接方式独立四象限运行。本发明简化了系统，提高了系统的稳定性和响应速度。

技术领域

本发明属于多电机控制技术领域，具体涉及一种三直流电机串联系统及转矩控制方法。

背景技术

随着社会的进步和科学技术的发展，多电机控制技术正在不断改善和创新，由于直流电机调速性能好、调速范围大、调速平滑等优点，它在工业生产和机械设备中被广泛应用，多直流电机控制技术是在单直流电机控制技术的基础上发展起来的，与单直流电机控制相比，多直流电机控制技术还需要考虑各个直流电机间的速度、转矩、电流的关系，同时，减小电机电路系统的成本也是一个重要的研究方向。

通常情况下，一台直流电机实现四象限运行需要两桥臂四开关逆变器模块，若要驱动三台直流电机并实现独立四象限运行，则需要一个六桥臂十二开关的逆变器模块，这使得驱动电路十分复杂，成本也较高；同时，为了实现三台直流电机的平稳调速，防止电流、转矩波动过大，需要对进行速度和电流双闭环控制，传统的控制方法是通过两个串级连接的PI调节器分别对速度和电流的偏差进行计算，再将调节后的输出经过PWM生成十二路控制信号分别输入到六桥臂十二开关逆变器中实现三台直流电机独立四象限运行，这种控制系统和方法的电路系统较为复杂，电流、转矩响应速度慢、控制效果一般。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种三直流电机串联系统及转矩控制方法，简化三直流电机运行时复杂的电路结构以及优化转矩控制效果。

本发明采用以下技术方案：

一种三直流电机串联转矩控制方法，包括以下步骤：

S1、系统参数初始化、采样电路初始化、转速计算初始化、PWM输出初始化；

S2、采集三台直流电机的转速信息并与转速设定值比较，将得到的转速偏差经PI调节器生成三路电流参考信号

S3、经过电流采样和计算获取三台直流电机的电枢电流I₁、I₂、I₃；

S4、三路电流参考信号运用参考转矩合成算法合成四路参考转矩T_ref1、T_ref2、T_ref3、T_ref4；

S5、三台直流电机的电枢电流I₁、I₂、I₃运用反馈转矩合成算法变成四路合成反馈转矩T_fb1、T_fb2、T_fb3、T_fb4；

S6、四路转矩参考信号和四路转矩反馈信号的偏差U_a、U_b、U_c、U_d分别输入到四路转矩滞环控制器的反向输入端，并输出幅值上限和下限互为相反数的方波信号；

S7、运用逆变器开关逻辑生成函数将转矩滞环控制器调节之后的信号经PWM生成四对两两互补的电平信号，输入到四桥臂八开关逆变器中，实现三直流电机串联连接方式独立四象限运行。