[发明专利]一种直流电机系统及转矩控制方法和应用

说明书

本发明公开了一种直流电机系统及转矩控制方法和应用，采用电流滞环控制方法，采集五相电压源型逆变器四个桥臂中点的实际检测电流值，然后经电流重构计算模块产生五个电流值，输出五个计算转矩值；采集四个直流电机的位置信号，经转速计算后输出四个实际转速并与给定参考转速比较，再送入PI调节器输出四相参考电流值；将四相参考电流值经参考转矩计算模块输出五个参考转矩值；将参考转矩值和计算转矩值进行比较，再经对应的滞环比较器产生控制信号，控制信号通过PWM生成模块产生十路控制信号，五路信号送入五相电压源型逆变器实现四直流电机转矩控制。用于直流电机的控制,达到抑制转矩波动的目的。

技术领域

本发明属于直流电机控制技术领域，具体涉及一种直流电机系统及转矩控制方法和应用。

背景技术

随着工业技术的不断发展对电气传动的调速精度，调速响应和转矩脉动等方面提出了更高要求。基于稳态模型的标量转速开环恒压频比控制、转速闭环转差频率控制策略，对工艺要求高，如何改善电机的转矩脉动就成了人们研究的重要课题。

随着永磁材料、电子技术、控制技术以及电力电子技术，特别是高频、大功率器件的发展，直流电机及其控制技术也得到了长足的进步和发展，这就为人们进一步提高电机的控制提供了一定的基础。既简单又具有高性能的控制系统也是人们一直追求的理想控制系统。

直接转矩控制具有瞬时转矩控制的特点,通过霍尔传感器下直接在定子坐标系下观测电机的磁链、转矩,并将此观测值和给定值进行比较,差值经滞环控制器得到相应的控制信号,再综合当前的选择相应的电压空间矢量PWM，直接控制逆变器的开关状态，实现对电机转矩的直接控制，而窄的转矩能产生平滑的转矩，可以实现无噪声的驱动，尝试将直接转矩控制方法用于直流电机的控制,以期达到抑制转矩波动的目的。研究结果表明，能够较好地抑制直流电机的转矩波动,并且具有很高的动态响应速度。

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，提供一种直流电机系统及转矩控制方法和应用，提高动态响应速度。

本发明采用以下技术方案：

一种直流电机转矩控制方法，包括以下步骤：

S1、采用电流滞环控制方法，采集五相电压源型逆变器四个桥臂中点的实际检测电流值，然后经电流重构计算模块产生五个电流值，通过电流与转矩的变换，输出五个计算转矩值；

S2、采集四个直流电机的位置信号，经转速计算后输出四个实际转速ω_i并与给定参考转速ω_iref比较，再送入PI调节器输出四相参考电流值I_mi；

S3、将步骤S2的四相参考电流值I_mi经参考转矩计算模块输出五路参考电流值，通过电流与转矩的变换输出五个参考转矩值；

S4、将参考转矩值和计算转矩值进行比较，再经对应的滞环比较器把H_i变成H_y(e_i)产生控制信号，控制信号通过PWM生成模块产生十路控制信号，五路信号送入五相电压源型逆变器a、b、c、d、e相的上桥臂开关管H_i1，另五路信号经过逻辑非门送入五相电压源型逆变器的五个下桥臂开关管H_i2，控制驱动管的开通和关断实现四直流电机转矩控制。

具体的，步骤S1中，计算转矩值T_i计算如下：

其中，X₁，X₂，X₃，X₄为实际检测电流值，k₁，k₂，k₃，k₄为直流电机转矩常数。

具体的，步骤S2中，四相参考电流I_mi计算如下：