一種數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置與方法，涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)際情況下的算法進(jìn)行快速驗(yàn)證，靈活性高且節(jié)省時(shí)間和人員的工作量。本發(fā)明包括：計(jì)算機(jī)設(shè)備(1)、邏輯保護(hù)電路(2)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)、可控整流模塊(4)和數(shù)據(jù)采集模塊(5)；其中，計(jì)算機(jī)設(shè)備(1)通過可控整流模塊(4)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)串聯(lián)連接，數(shù)據(jù)采集模塊(5)、計(jì)算機(jī)設(shè)備(1)、邏輯保護(hù)電路(2)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)、直流電機(jī)(17)依次串聯(lián)連接，直流電機(jī)(17)與數(shù)據(jù)采集模塊(5)連接。本發(fā)明適用于直流電機(jī)的數(shù)字化控制。
【專利說明】
一種數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制 裝置及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 直流電機(jī)是機(jī)電一體化領(lǐng)域中發(fā)展出的重要產(chǎn)品，各大科研機(jī)構(gòu)和技術(shù)公司都針 對(duì)直流電機(jī)控制方案進(jìn)行了大量的研究，其研究方式不外乎兩種：
[0003] -是在專用的仿真軟件環(huán)境下下構(gòu)建直流電機(jī)的本體模型和控制模型，在該模型 中進(jìn)行控制算法的實(shí)現(xiàn)、參數(shù)尋優(yōu)等理論模擬仿真。但通過仿真軟件僅能夠從理論算法上 驗(yàn)證控制方案的可行性，且通常都是理想情況下的模擬仿真，無法將處理結(jié)果實(shí)時(shí)的應(yīng)用 到真實(shí)的直流電機(jī)的控制中去。
[0004] 二是利用專門的電機(jī)控制芯片設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的控制。 這種方法是基于專用芯片的控制系統(tǒng)，能夠一定程度上滿足真實(shí)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)需求，但是在 實(shí)驗(yàn)中針對(duì)算法及算法參數(shù)的修改和負(fù)載的調(diào)整需要耗費(fèi)研究人員巨大的時(shí)間和精力，且 成本較高，靈活性差且難以對(duì)實(shí)際情況下的算法進(jìn)行快速驗(yàn)證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的實(shí)施例提供一種數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置及控制方法，實(shí) 現(xiàn)了對(duì)實(shí)際情況下的算法進(jìn)行快速驗(yàn)證，靈活性高且節(jié)省時(shí)間和人員的工作量。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置，包括:計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)、邏輯保護(hù)電 路(2)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)、可控整流模塊(4)和數(shù)據(jù)采集模塊(5);其中，計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)通 過可控整流模塊(4)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)串聯(lián)連接，數(shù)據(jù)采集模塊(5)、計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)、邏 輯保護(hù)電路(2)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)、直流電機(jī)(17)依次串聯(lián)連接，直流電機(jī)(17)與數(shù)據(jù)采 集模塊(5)連接；
[0008] 邏輯保護(hù)電路（2)由邏輯芯片和連接所述邏輯芯片的外圍電路組成，用于在向后 續(xù)IPM模塊發(fā)送的控制信號(hào)時(shí)，觸發(fā)同一橋臂的上下橋臂中的其中一個(gè)導(dǎo)通；
[0009] 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)由光電隔離模塊(7 )、功率芯片供電模塊(8 )、功率驅(qū)動(dòng)模塊
[9] 、保護(hù)電路模塊(13)組成;其中，光電隔離模塊(7)、功率芯片供電模塊(8)和保護(hù)電路模 塊(13)均與功率驅(qū)動(dòng)模塊(9)相連，功率驅(qū)動(dòng)模塊(9)與直流電機(jī)(17)相連，計(jì)算機(jī)設(shè)備（1) 通過邏輯保護(hù)模塊(2)連接光電隔離模塊(7);
[0010] 可控整流模塊(4)由高壓供電模塊(6 )、單相橋式半控整流電路（14)和觸發(fā)電路 (15)組成；
[0011] 數(shù)據(jù)采集模塊(5)包括編碼器模塊(10)、電流測(cè)量模塊(11)、電壓測(cè)量模塊(12)和 同步信號(hào)采集模塊（16)，其中，編碼器模塊(10)、電流測(cè)量模塊(11)和電壓測(cè)量模塊（12)均 分別連接試驗(yàn)用直流電機(jī)（17)和計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)，同步信號(hào)采集模塊（16)同時(shí)連接高壓供 電模塊(6)和計(jì)算機(jī)設(shè)備(1)。
[0012] -種基于上述數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置的控制方法，所述方法包 括:通過數(shù)據(jù)采集模塊(5)采集高壓供電模塊(6)的同步信號(hào)U、直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)測(cè)速度w 和直流電機(jī)霍爾信號(hào)dl、d2、d3;并根據(jù)同步信號(hào)U進(jìn)行過零檢測(cè)，并得到正/負(fù)過零信號(hào)；同 時(shí)計(jì)算得到誤差e = wrrf-W，其中Wre5f為直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的參考速度，并進(jìn)行速度環(huán)PI運(yùn)算，得 至個(gè)定的移相控制量0= ~fH_心
[0013] 通過計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)根據(jù)所述正/負(fù)過零信號(hào)和所述固定的移相控制量0發(fā)出向可 控整流模塊(4)發(fā)送觸發(fā)信號(hào)，并由可控整流模塊(4)得到直流電機(jī)(17)的直流供電電壓；
[0014] 再根據(jù)所述霍爾信號(hào)dl、d2、d3獲取直流電機(jī)（17)的位置信息，并根據(jù)所述位置信 息得到直流電機(jī)（17)的換向信號(hào)，再將所述換向信號(hào)經(jīng)邏輯保護(hù)模塊(2)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制 器(3)發(fā)送。
[0015]還包括:通過數(shù)據(jù)采集模塊(5)采集高壓供電模塊(6)的同步信號(hào)U、直流電機(jī)轉(zhuǎn)子 的實(shí)測(cè)速度w和直流電機(jī)霍爾信號(hào)dl、d2、d3;并根據(jù)同步信號(hào)U進(jìn)行過零檢測(cè)，并得到正/負(fù) 過零信號(hào)；同時(shí)計(jì)算得到誤差e = Wrrf-W，其中Wrrf為直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的參考速度，并進(jìn)行速度 環(huán)PI運(yùn)算，得到控制量輸出t.f以 (J *
[0016] 通過計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)根據(jù)直流電機(jī)（17)的換向信號(hào)和所述控制輸出量u得到PWM控 制信號(hào);并將所述PWM控制信號(hào)經(jīng)邏輯保護(hù)模塊(2)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)發(fā)送。
[0017] 本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置及控制方法，實(shí)現(xiàn)了 直流電機(jī)快速接入，并建立閉環(huán)仿真模型，能夠?qū)?shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)反饋到實(shí)時(shí)控制單元，實(shí)現(xiàn) 實(shí)際的硬件在環(huán)實(shí)驗(yàn)，相對(duì)于專用DSP芯片的控制系統(tǒng)要簡單且節(jié)省時(shí)間和人員的工作量。 并可以實(shí)時(shí)控制修改算法參數(shù)，為參數(shù)尋優(yōu)、各種算法的性能比較，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)際情況下的 算法進(jìn)行快速驗(yàn)證，以及控制算法的參數(shù)調(diào)節(jié)提供了方便。且可以通過調(diào)壓來調(diào)速也可通 過調(diào)節(jié)PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，靈活性高。
【附圖說明】
[0018] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的 附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附 圖。
[0019] 圖1為是本發(fā)明實(shí)施例提供的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為是本發(fā)明實(shí)施例提供的裝置的細(xì)化結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖3為是本發(fā)明實(shí)施例提供的直流電機(jī)的調(diào)壓調(diào)速控制流程示意圖；
[0022] 圖4為是本發(fā)明實(shí)施例提供的直流電機(jī)的PWM調(diào)速控制流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方 式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。下文中將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示 例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類 似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能 解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形 式"一"、"一個(gè)"、"所述"和"該"也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說明書 中使用的措辭"包括"是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除 存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解， 當(dāng)我們稱元件被"連接"或"耦接"到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者 也可以存在中間元件。此外，這里使用的"連接"或"耦接"可以包括無線連接或耦接。這里使 用的措辭"和/或"包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。本技術(shù)領(lǐng)域 技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有 與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用 字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且 除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0024] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置，如圖1所示，包 括:計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)、邏輯保護(hù)電路(2)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)、可控整流模塊(4)和數(shù)據(jù)采集 模塊(5)。其中，計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)通過可控整流模塊(4)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)串聯(lián)連接，數(shù)據(jù) 采集模塊(5)、計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)、邏輯保護(hù)電路(2)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)、直流電機(jī)（17)依次 串聯(lián)連接，直流電機(jī)(17)與數(shù)據(jù)采集模塊(5)連接。
[0025] 具體的，計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)產(chǎn)生2路觸發(fā)控制信號(hào)通過觸發(fā)電路（15)接到單相橋式半 控整流電路(14)從而控制給直流電機(jī)供電的直流電，完成通過調(diào)壓來調(diào)速。
[0026] 進(jìn)一步的，計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)產(chǎn)生6路PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制） 信號(hào)通過6路接口接邏輯保護(hù)電路(2)后送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)和直 流電機(jī)(17)通過三相電源線、霍爾信號(hào)線相連，控制電機(jī)的運(yùn)行，編碼器模塊（10)獲得試驗(yàn) 用直流電機(jī)(17)的位置和速度信息反饋到計(jì)算機(jī)設(shè)備（1);計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)和數(shù)據(jù)采集模塊 (5)以及邏輯保護(hù)電路(2)之間通過實(shí)時(shí)控制軟件的硬件相連，將計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)上設(shè)置的 各控制參數(shù)傳輸給電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，數(shù)據(jù)采集模塊(5)同時(shí)將采集到的試驗(yàn)用直流電機(jī)的 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送給實(shí)時(shí)控制單元，形成閉環(huán)控制。邏輯保護(hù)電路(2)由邏輯芯片和連接所述邏 輯芯片的外圍電路組成，用于在向后續(xù)IPM模塊（Intelligent Power Module，智能功率模 塊)發(fā)送的控制信號(hào)時(shí)，觸發(fā)同一橋臂的上下橋臂中的其中一個(gè)導(dǎo)通。
[0027] 本實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)由運(yùn)行Mat lab/Simul ink或Labview軟件環(huán)境的PC機(jī) 和(>)113118 61'或1'11平臺(tái)組成。例如：安裝(>)113118 61'公司出品的(>)1131^實(shí)時(shí)軟件和1^11：1313軟件， Matlab與QuaRC軟件包括電機(jī)控制算法的實(shí)現(xiàn)、參數(shù)設(shè)置部分和動(dòng)態(tài)性能參數(shù)顯示部分；電 機(jī)控制算法的實(shí)現(xiàn)與參數(shù)設(shè)置部分用于調(diào)制控制信號(hào)PWM波形，并通過實(shí)時(shí)控制軟件輸送 到電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器中；動(dòng)態(tài)性能參數(shù)顯示部分用于顯示數(shù)據(jù)采集模塊(5)傳送過來的電機(jī) 運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，用于觀察整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。
[0028] 具體的，如圖2所示的，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)由光電隔離模塊(7)、功率芯片供電模 塊(8 )、功率驅(qū)動(dòng)模塊(9 )、保護(hù)電路模塊（13)組成。其中，光電隔離模塊(7 )、功率芯片供電 模塊(8)和保護(hù)電路模塊（13)均與功率驅(qū)動(dòng)模塊（9)相連，功率驅(qū)動(dòng)模塊（9)與直流電機(jī) (17)相連，計(jì)算機(jī)設(shè)備(1)通過邏輯保護(hù)模塊(2)連接光電隔離模塊(7)。
[0029] 數(shù)據(jù)采集模塊(5)包括編碼器模塊(10)、電流測(cè)量模塊(11)、電壓測(cè)量模塊(12)和 同步信號(hào)采集模塊（16)，其中，編碼器模塊(10)、電流測(cè)量模塊(11)和電壓測(cè)量模塊（12)均 分別連接試驗(yàn)用直流電機(jī)（17)和計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)，同步信號(hào)采集模塊（16)同時(shí)連接高壓供 電模塊(6)和計(jì)算機(jī)設(shè)備(1)。
[0030] 具體的，如圖3所示的，可控整流模塊(4)由高壓供電模塊(6)、單相橋式半控整流 電路（14)和觸發(fā)電路（15)組成。
[0031] 本發(fā)明實(shí)施例提供的用于一種數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置，實(shí)現(xiàn)了直 流電機(jī)快速接入，并建立閉環(huán)仿真模型，能夠?qū)?shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)反饋到實(shí)時(shí)控制單元，實(shí)現(xiàn)實(shí) 際的硬件在環(huán)實(shí)驗(yàn)，相對(duì)于專用DSP芯片的控制系統(tǒng)要簡單且節(jié)省時(shí)間和人員的工作量。并 可以實(shí)時(shí)控制修改算法參數(shù)，為參數(shù)尋優(yōu)、各種算法的性能比較，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)際情況下的算 法進(jìn)行快速驗(yàn)證，以及控制算法的參數(shù)調(diào)節(jié)提供了方便。且可以通過調(diào)壓來調(diào)速也可通過 調(diào)節(jié)PWM來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，靈活性高。
[0032] 在本實(shí)施例中，還提供一種數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方法，該方法具體 用于上述控制裝置，該方法包括：
[0033]通過數(shù)據(jù)采集模塊(5)采集高壓供電模塊(6)的同步信號(hào)U、直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)測(cè) 速度w和直流電機(jī)霍爾信號(hào)(11、(12、(13。并根據(jù)同步信號(hào)1]進(jìn)行過零檢測(cè)，并得到正/負(fù)過零信 號(hào)。同時(shí)計(jì)算得到誤差e=w rrf-W，其中為直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的參考速度，并進(jìn)行速度環(huán)PI運(yùn) t 算屬到固定的移相控制量^&^+^^^其中&為比例系數(shù)而為積分系數(shù) 0 〇
[0034]通過計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)根據(jù)所述正/負(fù)過零信號(hào)和所述固定的移相控制量0發(fā)出向可 控整流模塊(4)發(fā)送觸發(fā)信號(hào)，并由可控整流模塊(4)得到直流電機(jī)(17)的直流供電電壓。 [0035]再根據(jù)所述霍爾信號(hào)dl、d2、d3獲取直流電機(jī)（17)的位置信息，并根據(jù)所述位置信 息得到直流電機(jī)（17)的換向信號(hào)，再將所述換向信號(hào)經(jīng)邏輯保護(hù)模塊(2)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制 器(3)發(fā)送。
[0036] 例如:基于如圖3所示的流程架構(gòu)，數(shù)據(jù)采集模塊(5)采集高壓供電模塊的同步信 號(hào)U、直流電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)測(cè)速度w，直流電機(jī)霍爾信號(hào)dl，d2，d3,其中，還可加入電機(jī)相電流等 信號(hào)，從而在控制環(huán)中可加入電流環(huán)形成雙閉環(huán)控制;根據(jù)同步信號(hào)U進(jìn)行軟件過零檢測(cè)， 發(fā)出正/負(fù)過零信號(hào);計(jì)算誤差e = wref-W;(Wref為直流電機(jī)轉(zhuǎn)子參考速度）；進(jìn)行速度環(huán)PI運(yùn) t 算，得到移相控制量輸出9 心j" 計(jì)算機(jī)設(shè)備（i)根據(jù)正/負(fù)過零信號(hào)和移相控制 量9發(fā)出觸發(fā)信號(hào)給可控整流模塊得到直流電機(jī)的直流供電電壓;計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)根據(jù)霍爾 信號(hào)dl，d2，d3獲得直流電機(jī)的位置信息，從而得到直流電機(jī)的換向信號(hào);換向信號(hào)由計(jì)算 機(jī)設(shè)備(1)發(fā)出，經(jīng)邏輯保護(hù)模塊(2)送至電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)從而控制直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0037] 進(jìn)一步的，本實(shí)施例中還提供一種PWM控制過程，具體包括：
[0038] 通過數(shù)據(jù)采集模塊(5)采集高壓供電模塊(6)的同步信號(hào)U、直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)測(cè) 速度w和直流電機(jī)霍爾信號(hào)(11、(12、(13。并根據(jù)同步信號(hào)1]進(jìn)行過零檢測(cè)，并得到正/負(fù)過零信 號(hào)。同時(shí)計(jì)算得到誤差e=w rrf-W，其中為直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的參考速度，并進(jìn)行速度環(huán)PI運(yùn) 算，得到控制量輸出《 = +再通過計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)根據(jù)直流電機(jī)（17)的換向信 0： 號(hào)和所述控制輸出量u得到PWM控制信號(hào)。并將所述PWM控制信號(hào)經(jīng)邏輯保護(hù)模塊(2)向電機(jī) 驅(qū)動(dòng)控制器(3)發(fā)送。
[0039] 例如：如圖4所示，數(shù)據(jù)采集模塊(5)采集高壓供電模塊的同步信號(hào)U、直流電機(jī)轉(zhuǎn) 子實(shí)測(cè)速度w，直流電機(jī)霍爾信號(hào)dl，d2，d3;根據(jù)同步信號(hào)U進(jìn)行軟件過零檢測(cè)，發(fā)出正/負(fù) 過零信號(hào);計(jì)算誤差e=m;( Wrrf為直流電機(jī)轉(zhuǎn)子參考速度）；進(jìn)行速度環(huán)PI運(yùn)算，得到控 制量輸出《 人.H十算機(jī)設(shè)備（1)根據(jù)正/負(fù)過零信號(hào)和固定的移相控制量0發(fā)出 0 觸發(fā)信號(hào)給可控整流模塊得到固定的直流電機(jī)的直流供電電壓;計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)根據(jù)霍爾 信號(hào)dl，d2，d3獲得直流電機(jī)的位置信息，從而得到直流電機(jī)的換向信號(hào);計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)根 據(jù)直流電機(jī)的換向信號(hào)和控制輸出量u得到PWM控制信號(hào);PWM控制信號(hào)經(jīng)邏輯保護(hù)模塊(2) 送至電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)從而控制直流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0040] 進(jìn)一步的，在計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)運(yùn)行過程中，向屏幕輸出并顯示直流電機(jī)(17)的狀態(tài) 信息，所述狀態(tài)信息至少包括:直流電機(jī)(17)的實(shí)測(cè)速度和電機(jī)相電流。由于PC機(jī)與實(shí)時(shí)控 制軟件的操作界面都是可視化的，電機(jī)控制算法和電機(jī)動(dòng)態(tài)參數(shù)都是以圖像化顯示，便于 觀察和分析。
[0041] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方法，實(shí)現(xiàn)了直流電 機(jī)快速接入，并建立閉環(huán)仿真模型，能夠?qū)?shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)反饋到實(shí)時(shí)控制單元，實(shí)現(xiàn)實(shí)際的 硬件在環(huán)實(shí)驗(yàn)，相對(duì)于專用DSP芯片的控制系統(tǒng)要簡單且節(jié)省時(shí)間和人員的工作量。并可以 實(shí)時(shí)控制修改算法參數(shù)，為參數(shù)尋優(yōu)、各種算法的性能比較，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)際情況下的算法進(jìn) 行快速驗(yàn)證，以及控制算法的參數(shù)調(diào)節(jié)提供了方便。且可以通過調(diào)壓來調(diào)速也可通過調(diào)節(jié) PWM來實(shí)現(xiàn)調(diào)速，靈活性高。
[0042] 本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部 分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對(duì)于設(shè)備實(shí) 施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述得比較簡單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例 的部分說明即可。以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于 此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替 換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范 圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置，其特征在于，包括:計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)、邏輯保 護(hù)電路(2)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)、可控整流模塊(4)和數(shù)據(jù)采集模塊(5);其中，計(jì)算機(jī)設(shè)備 (1)通過可控整流模塊(4)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)串聯(lián)連接，數(shù)據(jù)采集模塊(5)、計(jì)算機(jī)設(shè)備 (1)、邏輯保護(hù)電路(2)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)、直流電機(jī)(17)依次串聯(lián)連接，直流電機(jī)(17)與 數(shù)據(jù)采集模塊(5)連接； 邏輯保護(hù)電路(2)由邏輯芯片和連接所述邏輯芯片的外圍電路組成，用于在向后續(xù)的 智能功率模塊(IPM)發(fā)送的控制信號(hào)時(shí)，觸發(fā)同一橋臂的上下橋臂中的其中一個(gè)導(dǎo)通； 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)由光電隔離模塊(7 )、功率芯片供電模塊(8)、功率驅(qū)動(dòng)模塊(9 )、保 護(hù)電路模塊(13)組成;其中，光電隔離模塊(7 )、功率芯片供電模塊(8)和保護(hù)電路模塊(13) 均與功率驅(qū)動(dòng)模塊(9)相連，功率驅(qū)動(dòng)模塊(9)與直流電機(jī)(17)相連，計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)通過邏 輯保護(hù)模塊(2)連接光電隔離模塊(7); 可控整流模塊(4)由高壓供電模塊(6 )、單相橋式半控整流電路（14)和觸發(fā)電路（15)組 成； 數(shù)據(jù)采集模塊(5)包括編碼器模塊(10)、電流測(cè)量模塊(11)、電壓測(cè)量模塊（12)和同步 信號(hào)采集模塊(16)，其中，編碼器模塊(10)、電流測(cè)量模塊(11)和電壓測(cè)量模塊(12)均分別 連接試驗(yàn)用直流電機(jī)（17)和計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)，同步信號(hào)采集模塊（16)同時(shí)連接高壓供電模 塊(6)和計(jì)算機(jī)設(shè)備(1)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置，其特征在于，計(jì)算機(jī)設(shè)備 (1)由運(yùn)行Matlab/Simulink或Labview軟件環(huán)境的PC機(jī)和Quanser或NI平臺(tái)組成。3. -種數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方法，其特征在于，所述方法用于一種控制 裝置，所述控制裝置包括:計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)、邏輯保護(hù)電路(2)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)、可控整 流模塊(4)和數(shù)據(jù)采集模塊(5);其中，計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)通過可控整流模塊(4)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控 制器(3)串聯(lián)連接，數(shù)據(jù)采集模塊(5)、計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)、邏輯保護(hù)電路(2)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器 (3 )、直流電機(jī)(17)依次串聯(lián)連接，直流電機(jī)(17)與數(shù)據(jù)采集模塊(5)連接； 所述方法包括： 通過數(shù)據(jù)采集模塊(5)采集高壓供電模塊(6)的同步信號(hào)U、直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)測(cè)速度w 和直流電機(jī)霍爾信號(hào)dl、d2、d3;并根據(jù)同步信號(hào)U進(jìn)行過零檢測(cè)，并得到正/負(fù)過零信號(hào)；同 時(shí)計(jì)算得到誤差e = wrrf-w，其中Wre3f為直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的參考速度，并進(jìn)行速度環(huán)PI運(yùn)算，得 到固定的移相控制I其中ΚΡ為比例系數(shù)，K:為積分系數(shù)； 9 通過計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)根據(jù)所述正/負(fù)過零信號(hào)和所述固定的移相控制量Θ發(fā)出向可控整 流模塊(4)發(fā)送觸發(fā)信號(hào)，并由可控整流模塊(4)得到直流電機(jī)(17)的直流供電電壓； 再根據(jù)所述霍爾信號(hào)dl、d2、d3獲取直流電機(jī)（17)的位置信息，并根據(jù)所述位置信息得 到直流電機(jī)(17)的換向信號(hào)，再將所述換向信號(hào)經(jīng)邏輯保護(hù)模塊(2)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3) 發(fā)送。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方法，其特征在于： 計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)由運(yùn)行Matlab/Simulink或Labview軟件環(huán)境的PC機(jī)和Quanser或NI平 臺(tái)組成； 邏輯保護(hù)電路(2)由邏輯芯片和連接所述邏輯芯片的外圍電路組成，用于在向后續(xù)智 能功率模塊發(fā)送的控制信號(hào)時(shí)，觸發(fā)同一橋臂的上下橋臂中的其中一個(gè)導(dǎo)通； 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)由光電隔離模塊(7 )、功率芯片供電模塊(8)、功率驅(qū)動(dòng)模塊(9 )、保 護(hù)電路模塊(13)組成，其中，光電隔離模塊(7 )、功率芯片供電模塊(8)和保護(hù)電路模塊(13) 均與功率驅(qū)動(dòng)模塊(9)相連，功率驅(qū)動(dòng)模塊(9)與直流電機(jī)(17)相連，計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)通過邏 輯保護(hù)模塊(2)連接光電隔離模塊(7); 可控整流模塊(4)由高壓供電模塊(6 )、單相橋式半控整流電路（14)和觸發(fā)電路（15)組 成； 數(shù)據(jù)采集模塊(5)包括編碼器模塊(10)、電流測(cè)量模塊(11)、電壓測(cè)量模塊（12)和同步 信號(hào)采集模塊(16)，其中，編碼器模塊(10)、電流測(cè)量模塊(11)和電壓測(cè)量模塊(12)均分別 連接試驗(yàn)用直流電機(jī)（17)和計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)，同步信號(hào)采集模塊（16)同時(shí)連接高壓供電模 塊(6)和計(jì)算機(jī)設(shè)備(1)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方法，其特征在于： 通過數(shù)據(jù)采集模塊(5)采集高壓供電模塊(6)的同步信號(hào)U、直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)測(cè)速度w 和直流電機(jī)霍爾信號(hào)dl、d2、d3;并根據(jù)同步信號(hào)U進(jìn)行過零檢測(cè)，并得到正/負(fù)過零信號(hào)；同 時(shí)計(jì)算得到誤差e = wrrf-w，其中Wre3f為直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的參考速度，并進(jìn)行速度環(huán)PI運(yùn)算，得 到控制量輸吐通過計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)根據(jù)直流電機(jī)（17)的換向信號(hào)和所述控制輸出量u得到脈沖寬度 調(diào)制(PWM)控制信號(hào)；并將所述HVM控制信號(hào)經(jīng)邏輯保護(hù)模塊(2)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(3)發(fā) 送。6. 根據(jù)權(quán)利要求3-5中任意一項(xiàng)所述的數(shù)字化晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方法，其特 征在于，在計(jì)算機(jī)設(shè)備（1)運(yùn)行過程中，向屏幕輸出并顯示直流電機(jī)（17)的狀態(tài)信息，所述 狀態(tài)信息至少包括:直流電機(jī)(17)的實(shí)測(cè)速度和電機(jī)相電流。
【文檔編號(hào)】H02P7/00GK105958878SQ201610474190
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】黃家才, 張玎橙, 李海彬, 劉宇
【申請(qǐng)人】南京工程學(xué)院