[发明专利]一种直流无刷高速电机用弱磁控制装置及系统

权利要求书

1.一种直流无刷高速电机用弱磁控制系统，其特征在于，包括电源开关、高速电机、控制器、电流检测模块、锁存保护模块、数据采集模块、执行模块、处理器、信号报警模块、数据存储模块以及模式选择模块；

所述数据采集模块用于获取高速电机的转子速度，并将转子速度反馈至处理器；模式选择模块用于对高速电机进行运行模式的选择，其中，高速电机运行模式包括恒转矩模式以及恒功率弱磁模式，具体的处理判断过程包括以下步骤：

步骤一：控制器控制给定高速电机转速控制高速电机进行旋转，将给定高速电机转速定义为给定转速，并同时发送采集信号至数据采集模块，数据采集获取高速电机的实际转速；并将实际转速发送至处理器；

步骤二：处理器接收给定转速和实际转速后，分别将给定转速和实际转速标记为Vg、Vs；处理器设定速度误差阈值；

步骤三：利用计算公式计算速度误差Wv，计算公式为其中α为修正因子；

步骤四：当速度误差Wv大于速度误差阈值时，处理器发送报警信号至控制器，控制器控制信号报警模块进行转速报警；

当速度误差Wv小于速度误差阈值时，处理器发送电流检测信号至电流检测模块，电流检测模块进行高速电机的电流检测；

步骤五：电流检测模块通过桥式整流，获得三相电流信号，再通过一个电压比较器鉴别电流值，电流检测模块将电流值反馈回处理器；

步骤六：处理器将电流值标记为Ic，处理器设定电流设定值Is；当Ic＞Is时，处理器发送过流信号至控制器，控制器控制锁存保护模块进行比较器翻转，并输出ERROR报警信号至信号报警模块，同时ERROR报警信号经触发器锁存后，并送至数字信号处理单元，实现硬件封锁；

同时ERROR报警信号作用于电源开关，给IPM六路触发脉冲实现隔离的光耦器件供电，通过切断光耦电源阻断输出脉冲实现过流保护；

步骤七：当Ic＝Is时，处理器发送状态合格信号至控制器，控制器发送选择信号至模式选择模块，模式选择模块获取实际转速Vs，并与基速进行比较；

步骤八：当实际转速Vs大于基速时，模式选择模块选取恒功率弱磁模式；

若实际转速Vs小于等于基速时，模式选择模块选取恒转矩模式；模式选择模块将选取的结果发送至数据存储模块进行存储。

2.根据权利要求1所述的一种直流无刷高速电机用弱磁控制系统，其特征在于：所述恒转矩模式的运行实现过程为：

控制器控制给定高速电机转速时，当速度给定后，与数据采集获取的高速电机的实际转速比较，误差信号通过速度PI调节后，输出电流值，电流设定值Is与电流值相比较，误差经过电流PI调节后送入环形脉冲分配器，并决定开关管的开关顺序，构成PWM恒转矩控制。

3.根据权利要求1所述的一种直流无刷高速电机用弱磁控制系统，其特征在于：所述恒功率弱磁模式的运行实现过程为：

控制器控制给定高速电机转速时，当速度给定后，若给定转速高于基速时，模式判定为弱磁模式，通过调节电流超前角θ产生所需大小的直轴电枢反应，实现等效弱磁；

直流无刷高速电机用弱磁控制系统根据给定转速和实际转速的差值，经PI调节后与光码盘获得的U信号上升沿相比较，求得θ值，并查出对应开通的管号和导通时刻，送入环形脉冲分配器，依次导通各元件；周而复始，实现弱磁运行。

4.根据权利要求3所述的一种直流无刷高速电机用弱磁控制系统，其特征在于：所述光码盘与高速电机转子同轴安装，提供A、B、U、V、W五个输出信号；

其中，A、B为增量式速度信号，每周1500线；

U、V、W为互差120°的绝对式位置信号。