专利名称：直流无刷电机的速度控制装置及其方法
技术领域：
本发明涉及直流无刷电机的速度控制装置和方法领域，尤其涉及通过最佳磁场消弱控制而降低耗电和噪音的直流无刷电机的速度控制装置和其方法。
背景技术：
已有技术的感应电机工作时，按旋转速度产生自感电压，这种自感电压和转速成正比，随着提速，偶尔会超过了电机上的驱动电压。为了避免此现象，进行磁场消弱控制，让磁场和转速成反比，消弱磁场。随着电机转速的增加，磁场以反比的关系而消弱，降低扭矩，以防出现自感电压超过驱动电压的现象。
但是，让磁场以和电机转速成反比地消弱时，在高速状态的驱动扭矩损失会非常大，因此控制磁场消弱状态，以便在高速状态下最大限度地利用驱动扭矩。
图1为已有技术直流无刷电机的速度控制装置框图。
如图1所示，速度控制装置10包括电机11、电流检测元件12、13、坐标变换部14、速度推算部15、速度控制部16、磁场消弱控制部17、电流控制部18、电压发生部19和变极部20。电机11包括定子和转子，在变极部20提供的各相电压、电流的作用下，进行旋转。电流检测元件12、13分别检测着电机11定子的直角坐标的A相和C相电流ias、ics。坐标变换部14接收来自速度推算部15的转子位置θ后，根据转子位置θ，把A相和C相电流ias、ics转换成极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs。转矩电流iqs比磁场电流ids的相位滞后90°。速度推算部15接收极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs后，推算出与极坐标的感应系数相关的速度推算值ωe、和转子的位置θ。速度控制部16通过输入端子接收的速度指令值ω*和速度推算值ωe，并据此生成极坐标的转矩电流指令值iqs*。磁场消弱控制部17接收速度推算值ωe后，根据已储存的电流指令软件，产生极坐标的磁场电流指令值ids*。电流控制部18接收了来自速度控制部16的极坐标的转矩电流指令值iqs*、来自磁场消弱控制部17的极坐标的磁束电流指令值ids*以及极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs，把它们分别转换成转矩电压指令值Vqs*和磁场电压指令值Vds*。电压发生部19接收转矩电压指令值Vqs*、磁场电压指令值Vds*和转子位置θ，把它们转换成三相电压指令值Vas、Vbs、Vcs。变极部20根据三相电压指令值Vas、Vbs、Vcs，为了给电机11的定子接通三相电源，变换成脉宽调制时间。
更因电机高速旋转导致电机上的电源电压不足时，磁场消弱控制部17为了进行磁场消弱状态上的控制，以已存电流指令软件为基准，把和速度推算值ωe成比例关系的磁场电流指令值ids*，做为D轴电流，并变换成负值，输出到电流控制部18。
图2为图1的磁场消弱控制部利用的电流指令软件。如图2所示，现有电流指令软件中，当速度推算值ωe超过一定速度ωp时，以负值发生负增长。
包含速度ωp的电流指令软件是以电机参数为基准的软件，忽略温度等影响所带来的参数变量，不管当前负载状态如何，都使用适于一定负载乃至满负载软件。因此当负载状态变化至无负载或部分负载，已有技术的速度控制装置不能给电机通入最适当的电压，有可能导致出现过大的电流而耗费电能，并且在高速旋转时还有可能产生电机的电磁噪音。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种直流无刷电机的速度控制装置和方法，在不使用固定化软件的条件下，根据和负载相关的速度变化，处理速度指令值和速度推算值，进行磁场消弱控制。
本发明所要解决的另一技术问题是，提供一种直流无刷电机的速度控制装置和方法，通过明确磁场消弱控制所需的状态，在最适当的时期进行磁场消弱控制，并在最适当的时期结束控制。
本发明所要解决的又一技术问题是，提供一种直流无刷电机的速度控制装置和方法，让D轴的电流得到最佳化，降低电流消耗，节省电能且降低噪音。
为了解决技术问题，本发明采用的技术方案是本发明提供一种直流无刷电机的速度控制装置，包括坐标变换部34、位置速度推算部35、速度控制部36、电流控制部38、处理部37，坐标变换部34根据转子的位置，把电机的直角坐标的相电流，通过坐标转换，变换成极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs，位置速度推算部35接收极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs，推算出与极坐标的感应系数相关的电机的速度推算值ωe和转子位置θ，速度控制部36通过处理来自外部的速度指令值ωe*和速度推算值ωe，产生极坐标的电流指令值ids*、iqs*，电流控制部38把电流指令值转换成磁场电压指令值Vds*和转矩电压指令值Vqs*，处理部37根据和磁场电压指令值Vds*和转矩电压指令值Vqs*相关的接通电压Vs和/或速度指令值ωe*，让速度控制部36在额定转矩控制和磁场消弱控制中择一执行。并且，该处理部37计算接通电压的公式为vs=vds*2+vqs*2.]]>该处理部37比较接通电压Vs和已存最大接通电压Vmax后，当接通电压Vs小于最大接通电压Vmax时，执行额定转矩控制，当接通电压Vs大于最大接通电压Vmax时，执行磁场消弱控制。该处理部37通过让速度控制部36产生转矩电流指令值iqs*，并令磁场电流指令值ids*为0，执行额定转矩控制，通过让速度控制部36产生磁场电流指令值ids*，并令转矩电流指令值iqs*为最大转矩电流指令值iq.max，执行磁场消弱控制。该处理部37把开始磁场消弱控制时的速度推算值ωe储存为磁场消弱控制速度ωw。该处理部37执行磁场消弱控制的过程中，当速度指令值ωe*小于磁场消弱控制速度ωw时，结束磁场消弱控制，执行额定转矩控制，当速度指令值ωe*大于磁场消弱控制速度ωw时，继续执行磁场消弱控制。
本发明一种直流无刷电机的速度控制装置，由坐标变换部34、位置速度推算部35、第一速度控制部36a、第二速度控制部36b、电流控制部38组成，坐标变换部34根据转子的位置，把电机的直角坐标的相电流，变换成极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs，位置速度推算部35接收极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs，推算出与极坐标的感应系数相关的电机的速度推算值ωe和转子位置θ，第一速度控制部36a根据和磁场电压指令值Vds*和转矩电压指令值Vqs*相关的接通电压Vs和/或速度指令值ωe*，处理来自外部的速度指令值ωe*和速度推算值ωe，产生极坐标的磁场电流指令值ids*，第二速度控制部36b根据接通电压Vs和/或速度指令值ωe*，处理速度指令值ωe*和速度推算值ωe，产生极坐标的转矩电流指令值iqs*，电流控制部38把磁场电流指令值ids*、以及转矩电流指令值iqs*分别转换成磁场电压指令值Vds*和转矩电压指令值Vqs*。并且，该第一速度控制部36a和第二速度控制部36b计算接通电压Vs的公式为vs=vds*2+vqs*2.]]>当所述接通电压Vs小于最大接通电压Vmax时，该第一速度控制部36a和第二速度控制部36b执行额定转矩控制，当接通电压Vs大于最大接通电压Vmax时，第一速度控制部36a和第二速度控制部36b执行磁场消弱控制。执行额定转矩控制时，该第一速度控制部36a通过产生转矩电流指令值iqs*，第二速度控制部36b令磁场电流指令值ids*为0，执行磁场消弱控制时，第二速度控制部36b产生磁场电流指令值ids*，第一速度控制部36a令转矩电流指令值iqs*为最大转矩电流指令值iq.max。同时，第一速度控制部36a和第二速度控制部36b，把磁场消弱控制开始时的速度推算值ωe存为磁场消弱控制速度ωw。该第一控制部36a和第二速度控制部36b执行磁场消弱控制过程中，当速度指令值ωe*小于磁场消弱控制速度ωw时，结束磁场消弱控制，执行额定转矩控制，当速度指令值ωe*大于磁场消弱控制速度ωw时，继续执行磁场消弱控制。另外，第一速度控制部36a和第二速度控制部36b组成一个速度控制部36c。
本发明提供另一种直流无刷电机的速度控制方法，该直流无刷电机的速度控制方法包括检测阶段、坐标转换阶段、推算阶段、电流赋值阶段、电流保持阶段和电压赋值阶段，在检测阶段，检测电机的直角坐标的电流，在坐标转换阶段，根据转子的位置，把直角坐标的电流检测值，变换成极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs，在推算阶段，根据极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs，推算和极坐标的感应系数相关的电机的速度推算值ωe和转子位置θ，在电流赋值阶段，根据和磁场电压指令值Vds*和转矩电压指令值Vqs*相关的接通电压Vs和/或速度指令值ωe*，处理来自外部的速度指令值ωe*和速度推算值ωe，在极坐标的转矩电流指令值iqs*和磁场电流指令值ids*之间择一产生，在电流保持阶段，让其余的电流指令值保持常值，在电压赋值阶段，把电流指令值转换成磁场电压指令值Vds*和转矩电压指令值Vqs*。并且，该接通电压Vs计算的公式为vs=vds*2+vqs*2.]]>当该接通电压Vs小于最大接通电压Vmax时，发生阶段产生转矩电流指令值iqs*，保持阶段令磁场电流指令值ids*为0，执行额定转矩控制，当接通电压Vs大于最大接通电压Vmax时，发生阶段产生磁场电流指令值ids*，保持阶段令转矩电流指令值iqs*为最大转矩电流指令值iq.max，执行磁场消弱控制。该直流无刷电机的速度控制方法把开始磁场消弱控制时的速度推算值ωe储存成磁场消弱控制速度ωw。执行磁场消弱控制时，当该速度指令值ωe*小于磁场消弱控制速度ωw时，方法结束磁场消弱控制，执行额定转矩控制，当速度指令值ωe*大于磁场消弱控制速度ωw时，继续执行磁场消弱控制。
本发明提供一种直流无刷电机的速度控制方法，该直流无刷电机的速度控制方法，包括检测阶段、坐标转换阶段、推算阶段、电流赋值阶段和电压赋值阶段，在检测阶段检测电机的直角坐标的相电流，在坐标转换阶段根据转子的位置，把直角坐标的相电流检测值，通过坐标转换，变换成极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs，在推算阶段据极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs，推算出与极坐标的感应系数相关的电机的速度推算值ωe和转子位置θ，在电流赋值阶段，根据和磁场电压指令值Vds*和转矩电压指令值Vqs*相关的接通电压Vs和/或速度指令值ωe*，处理来自外部的速度指令值ωe*和速度推算值ωe，分别产生极坐标的转矩电流指令值iqs*和磁场电流指令值ids*，在电压赋值阶段，把电流指令值转换成磁场电压指令值Vds*和转矩电压指令值Vqs*。该接通电压Vs的计算公式为vs=vds*2+vqs*2.]]>当该接通电压Vs小于最大接通电压Vmax时，发生阶段产生转矩电流指令值iqs*且令磁场电流指令值ids*为0，执行额定转矩控制，当接通电压Vs大于最大接通电压Vmax时，发生阶段产生磁场电流指令值ids*，且令转矩电流指令值iqs*为最大转矩电流指令值iq.max，执行磁场消弱控制。该直流无刷电机的速度控制方法把开始磁场消弱控制时的速度推算值ωe储存成磁场消弱控制速度ωw。执行磁场消弱控制时，当该速度指令值ωe*小于磁场消弱控制速度ωw时，所述直流无刷电机的速度控制方法结束磁场消弱控制，执行额定转矩控制，当速度指令值ωe*大于磁场消弱控制速度ωw时，直流无刷电机的速度控制方法继续执行磁场消弱控制。
本发明的有益效果是
本发明不使用固定形式软件，而是根据和负载状态相关的速度，处理速度指令值和速度推算值，进行磁场消弱控制。
本发明通过明确需要进行磁场消弱控制的状态，可以在最适当的时间点上开始和结束磁场消弱控制。
另外，本发明可以在D轴上产生最适当的电流，降低耗电量，进而可以降低噪音。
图1为已有技术直流无刷电机的速度控制装置的框2为图1的磁场消弱控制部利用的电流指令软件图3为本发明直流无刷电机的速度控制装置的第一实施例框4a为图3的直流无刷电机的速度控制装置的额定转矩控制动作例图4b为图3的直流无刷电机的速度控制装置的磁场控制动作例图5为本发明直流无刷电机的速度控制方法的流程6a为本发明直流无刷电机的速度控制装置的第二实施例部分框6b为本发明直流无刷电机的速度控制装置的第二实施例动作例图7a为已有技术直流无刷电机的速度控制装置的相电流波形7b为本发明直流无刷电机的速度控制装置的相电流波形8为已有技术直流无刷电机和本发明直流无刷电机的噪音曲线比较示意9为本发明直流无刷电机的速度控制装置的相电流波形的第二实施例示意图其中30速度控制装置 31电机32、33电流检测部 34坐标变换部35位置速度推算部 36速度控制部37处理部 38电流控制部39电压控制部 40变极部具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明直流无刷电机的速度控制装置以及其方法作进一步详细说明图3为本发明直流无刷电机的速度控制装置第一实施例框图。
如图3所示，本发明的速度控制装置30由电机31、电流检测元件32、33、坐标变换部34、位置速度推算部35、速度控制部36、处理部37、电流控制部38、电压发生部39、变极部40组成。电机31具有定子和转子，在变极部40提供的各相电压、电流的作用下，进行旋转。电流检测元件32、33分别检测电机31定子的直角坐标的A相和C相电流ias、ics。坐标变换部34接收到位置速度推算部35传来的转子位置θ后，根据转子位置θ，把A相和C相电流ias、ics转换成极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs。转矩电流iqs比磁场电流ids的相位滞后90°。位置速度推算部35接收到极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs后，推算出与极坐标的感应系数相关的电机的速度推算值ωe和转子的位置θ。速度控制部36通过输入端子接收的速度指令值ωe*和速度推算值ωe，据此生成极坐标的转矩电流指令值iqs*和/或极坐标的磁场电流指令值ids*。处理部37和磁场电压指令值Vds*和转矩电压指令值Vqs*相关的接通电压Vs和/或速度推算值，据此选择速度控制部36执行额定转矩控制和磁场消弱控制。电流控制部38根据来自速度控制部36和/或处理部37的极坐标的转矩电流指令值iqs*和磁束电流指令值ids*、以及极坐标的磁场电流ids和转矩电流iqs，把它们分别转换成转矩电压指令值Vqs*和磁场电压指令值Vds*。电压发生部39接收转矩电压指令值Vqs*、磁场电压指令值Vds*和转子位置θ，将其转换成三相电压指令值Vas、Vbs、Vcs。变极部40根据三相电压指令值Vas、Vbs、Vcs，为了给电机31的定子接通三相电源，变换成脉宽调制时间。这里，除变极部40之外的其他所有部分都能以软件形式存在，并由微处理器进行控制。
该坐标变换部34、位置速度推算部35、电流控制部38、电压控制部39、变极部40，执行和图1的速度控制装置10相同的过程。下面，参照附图4a和4b，对不同于已有技术的速度控制部36和处理部37，进行详细说明。
这里，接通电压Vs定义的公式为vs=vqs*2+vds*2.]]>图4a和图4b为图3的速度控制装置动作例。
图4a中，处理部37让速度控制部36处理速度指令值ωe*和速度推算值ωe，产生极坐标的转矩电流指令值iqs*，把它输出到电流控制部38，执行额定转矩控制。控制部37执行额定转矩控制时，令极坐标的磁场电流指令值ids*为0。
图4b中，处理部37让速度控制部36处理速度指令值ωe*和速度推算值ωe，产生极坐标的磁场电流指令值ids*，把它输出到电流控制部38，执行磁场消弱控制。处理部37让转矩电流指令值iqs*保持一定固定值最大转矩电流指令值iq.max，并把转矩电流指令值iqs*输出到电流控制部38。这里，最大转矩电流指令值iq.max是Q轴上的最大指令值，采用已储存的值。
如图5所示，对处理手段37根据上述判断，进行额定转矩控制和磁场消弱控制的过程，进行详细说明。图5为本发明直流无刷电机的速度控制方法流程图。
阶段S61中，处理部37接收电流控制部38产生的极坐标的转矩电压指令值Vqs*和磁场电压指令值Vds*，通过公式1计算接通电压Vs。
阶段S62中，处理部37判断磁场电流指令值是否为0，确认当前的状态是否磁场消弱控制状态。当磁场电流指令值为0时，则断定当前处于额定转矩控制状态，当磁场电流指令值为1，则断定当前处于磁场消弱控制状态。
阶段S63中，如果当前状态为额定转矩控制状态，则处理部37判断接通电压Vs是否大于最大接通电压Vmax。该最大接通电压Vmax通常表示直流无刷电机31可以进行线性控制的最大电压。当接通电压Vs大于最大接通电压Vmax，则意味着要求进行高速运行，进入阶段S64，否则，执行阶段S66，继续执行当前的额定转矩控制。
阶段S64中，处理部37把磁场电流指令值设定为1，表示当前执行磁场消弱控制，并把这时的速度推算值ωe储存成磁场消弱控制速度ωw。
阶段S65中，处理部37执行磁场消弱控制。
阶段S67中，执行磁场消弱控制时，处理部37把当前的速度指令值ωe*和磁场消弱速度ωw进行比较，当速度指令值ωe*小于磁场消弱控制速度ωw时，执行阶段S68，令磁场电流指令值为0。然后，进入阶段S69，结束磁场消弱控制，并进入阶段S66，执行额定转矩控制。当速度指令值ωe*大于磁场消弱控制速度ωw时，继续执行当前的磁场消弱控制。
图6a和图6b为本发明直流无刷电机的速度控制装置第二实施例的部分框图和动作例。
图6a中未显示的技术特征和图3相同，电流控制部38也和图3相同。唯独用第一速度控制部36a和第二速度控制部36b替代了之前的速度控制部36和处理部37。第一速度控制部36a根据速度推算值ωe，处理来自外部的速度指令值ωe*和速度推算值ωe，产生极坐标的转矩电流指令值iqs*。第二速度控制部36b根据速度推算值ωe，处理速度指令值ωe*和速度推算值ωe，产生极坐标的磁场电流指令值ids*。
另外，第一和第二速度控制部36a、36b至少执行处理部37执行的各阶段S61、S62、S63、S64、S67、S68、S69中的某一个以上，判断需要开始或结束磁场消弱控制的时间点。据此判断，第一速度控制部36a和第二速度控制部36b，在阶段S65、S66中执行磁场消弱控制和额定转矩控制。
当执行磁场消弱控制时，第一速度控制部36a处理速度指令值ωe*和速度推算值ωe，产生具有一定最大转矩电流指令值iq.max的转矩电流指令值iqs*，而且第二速度控制部36b处理速度指令值ωe*和速度推算值ωe，产生极坐标的磁场电流指令值ids*，把它传向电流控制部38。
执行额定转矩控制时，第一速度控制部36a处理速度指令值ωe*和速度推算值ωe，产生极坐标的转矩电流指令值iqs*，把它传向电流控制部38。第二速度控制部36b产生大小为0的极坐标的磁场电流指令值ids*。
图6b中，第一速度控制部36a和第二速度控制部36b组成为一个速度控制部36c，图3的速度控制部36和处理部37执行的工作，改由通过一个元件执行。速度控制部36c判断着磁场消弱控制的始点和终点，根据此判断结果，执行额定转矩控制和磁场消弱控制。
图7a、图7b为已有技术的速度控制装置相电流波形和本发明速度控制装置相电流波形比较图。这些波形是无负载的状态下速度推算ωe为每分钟1600转时测出的波形。
如图7a、图7b所示，采用本发明的速度控制装置时，其相电流的值比已有技术的速度控制装置相电流略低20％。这表明，在速度相同时，耗电量显著下降。特别是，已有技术的速度控制装置采用了针对最大负载状态的控制方法。因此，在无负载状态下，会出现过大的耗电量。相反，本发明的速度控制装置通过控制方法，根据速度推算值进行控制，最大限度地降低了耗电量。
图8为已有技术直流无刷电机和本发明直流无刷电机的噪音曲线示意图。如图8所示，按每分钟1400转以上的高速运行时，本发明直流无刷电机产生的噪音，和已有技术相比，最大可降低约2分贝。这是因为图6b所示的降低电流所产生的效果。
图9为本发明的速度控制装置相电流波形第二实施例示意图。如9图所示，电机31的相电流长时间地显示出了稳定的波形。这种稳定的波形可以降低耗电量和加速所产生的噪音。
本发明的范围不局限于具体实施方式
，本发明的权利保护范围应以权利要求范围为准进行解释。
权利要求
1.一种直流无刷电机的速度控制装置，其特征为所述直流无刷电机的速度控制装置包括坐标变换部(34)、位置速度推算部(35)、速度控制部(36)、电流控制部(38)、处理部(37)，坐标变换部(34)根据转子的位置，把电机(31)的直角坐标的相电流，变换成极坐标的磁场电流(ids)和转矩电流(iqs)，位置速度推算部(35)接收极坐标的磁场电流(ids)和转矩电流(iqs)，推算出与极坐标的感应系数相关的电机的速度推算值(ωe)和转子位置(θ)，速度控制部(36)通过处理来自外部的速度指令值(ωe*)和速度推算值(ωe)，产生极坐标的电流指令值(ids*、iqs*)，电流控制部(38)把电流指令值转换成磁场电压指令值(Vds*)和转矩电压指令值(Vqs*)，处理部(37)根据和磁场电压指令值(Vds*)和转矩电压指令值(Vqs*)相关的接通电压(Vs)和/或速度指令值(ωe*)，让速度控制部(36)在额定转矩控制和磁场消弱控制中择一执行。
2.根据权利要求1所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为所述处理部(37)计算接通电压(Vs)的公式为vs=vds*2+vqs*2.]]>
3.根据权利要求2所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为所述处理部(37)比较接通电压(Vs)和已存最大接通电压(Vmax)后，当接通电压(Vs)小于最大接通电压(Vmax)时，则执行额定转矩控制，当接通电压(Vs)大于最大接通电压(Vmax)时，执行磁场消弱控制。
4.根据权利要求3所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为所述处理部(37)通过让速度控制部(36)产生转矩电流指令值(iqs*)，并令磁场电流指令值(ids*)为0，执行额定转矩控制，通过让速度控制部(36)产生磁场电流指令值(ids*)，并令转矩电流指令值(iqs*)为最大转矩电流指令值(iq.max)，执行磁场消弱控制。
5.根据权利要求4所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为所述处理部(37)把磁场消弱控制的开始时的速度推算值(ωe)储存为磁场消弱控制速度(ωW)。
6.根据权利要求5所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为所述处理部(37)执行磁场消弱控制的过程中，当速度指令值(ωe*)小于磁场消弱控制速度(ωW)时，则结束磁场消弱控制，执行额定转矩控制，当速度指令值(ωe*)大于磁场消弱控制速度(ωW)时，则继续执行磁场消弱控制。
7.一种直流无刷电机的速度控制装置，其特征为所述直流无刷电机的速度控制装置由坐标变换部(34)、位置速度推算部(35)、第一速度控制部(36a)、第二速度控制部(36b)、电流控制部(38)组成，坐标变换部(34)根据转子的位置，把电机(31)的直角坐标的相电流，变换成极坐标的磁场电流(ids)和转矩电流(iqs)，位置速度推算部(35)接收极坐标的磁场电流(ids)和转矩电流(iqs)，推算出与极坐标的感应系数相关的电机的速度推算值(ωe)和转子位置(θ)，第一速度控制部(36a)根据和磁场电压指令值(Vds*)和转矩电压指令值(Vqs*)相关的接通电压(Vs)和/或速度指令值(ωe*)，处理来自外部的速度指令值(ωe*)和速度推算值(ωe)，产生极坐标的磁场电流指令值(ids*)，第二速度控制部(36b)根据接通电压(Vs)和/或速度指令值(ωe*)，处理速度指令值(ωe*)和速度推算值(ωe)，产生极坐标的转矩电流指令值(iqs*)，电流控制部(38)把磁场电流指令值(ids*)和转矩电流指令值(iqs*)分别转换成磁场电压指令值(Vds*)和转矩电压指令值(Vqs*)。
8.根据权利要求7所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为所述第一速度控制部(36a)和第二速度控制部(36b)计算接通电压(Vs)的公式为vs=vds*2+vqs*2.]]>
9.根据权利要求8所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为当所述接通电压(Vs)小于最大接通电压(Vmax)时，所述第一速度控制部(36a)和第二速度控制部(36b)执行额定转矩控制，当接通电压(Vs)大于最大接通电压(Vmax)时，第一速度控制部(36a)和第二速度控制部(36b)执行磁场消弱控制。
10.根据权利要求9所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为当执行额定转矩控制时，所述第一速度控制部(36a)通过产生转矩电流指令值(iqs*)，第二速度控制部(36b)令磁场电流指令值(ids*)为0，当执行磁场消弱控制时，第二速度控制部(36b)产生磁场电流指令值(ids*)，第一速度控制部(36a)令转矩电流指令值(iqs*)为最大转矩电流指令值(iq.max)。
11.根据权利要求9或10所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为所述第一速度控制部(36a)和第二速度控制部(36b)，把开始磁场消弱控制时的速度推算值(ωe)储存成磁场消弱控制速度(ωW)。
12.根据权利要求11所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为在所述第一控制部(36a)和第二速度控制部(36b)执行磁场消弱控制的过程中，当速度指令值(ωe*)小于磁场消弱控制速度(ωW)时，结束磁场消弱控制，并执行额定转矩控制，当速度指令值(ωe*)大于磁场消弱控制速度(ωW)时，继续执行磁场消弱控制。
13.根据权利要求7至10中任何一项所述的直流无刷电机的速度控制装置，其特征为所述第一速度控制部(36a)和第二速度控制部(36b)组成一个速度控制部(36c)。
14.一种直流无刷电机的速度控制方法，其特征为所述直流无刷电机的速度控制方法包括检测阶段、坐标转换阶段、推算阶段、电流赋值阶段、电流保持阶段和电压赋值阶段，在检测阶段，检测电机的直角坐标的电流，在坐标转换阶段，根据转子的位置，把直角坐标的电流检测值，变换成极坐标的磁场电流(ids)和转矩电流(iqs)，在推算阶段，根据极坐标的磁场电流(ids)和转矩电流(iqs)，推算和极坐标的感应系数相关的电机的速度推算值(ωe)和转子位置(θ)，在电流赋值阶段，根据和磁场电压指令值(Vds*)和转矩电压指令值(Vqs*)相关的接通电压(Vs)和/或速度指令值(ωe*)，处理来自外部的速度指令值(ωe*)和速度推算值(ωe)，在极坐标的转矩电流指令值(iqs*)和磁场电流指令值(ids*)之间择一产生，在电流保持阶段，让其余的电流指令值保持常值，在电压赋值阶段，把电流指令值转换成磁场电压指令值(Vds*)和转矩电压指令值(Vqs*)。
15.根据权利要求14所述的直流无刷电机的速度控制方法，其特征为所述接通电压(Vs)计算的公式为vs=vds*2+vqs*2.]]>
16.根据权利要求15所述的直流无刷电机的速度控制方法，其特征为当所述接通电压(Vs)小于最大接通电压(Vmax)时，发生阶段产生转矩电流指令值(iqs*)，保持阶段令磁场电流指令值(ids*)为0，执行额定转矩控制，当接通电压(Vs)大于最大接通电压(Vmax)时，则发生阶段产生磁场电流指令值(ids*)，保持阶段令转矩电流指令值(iqs*)为最大转矩电流指令值(iq.max)，执行磁场消弱控制。
17.根据权利要求16所述的直流无刷电机的速度控制方法，其特征为所述直流无刷电机的速度控制方法把磁场消弱控制的开始时的速度推算值(ωe)储存成磁场消弱控制速度(ωW)。
18.根据权利要求17所述的直流无刷电机的速度控制方法，其特征为执行磁场消弱控制时，当所述速度指令值(ωe*)小于磁场消弱控制速度(ωw)时，则方法结束磁场消弱控制，执行额定转矩控制，当速度指令值(ωe*)大于磁场消弱控制速度(ωW)时，则方法继续执行磁场消弱控制。
19.一种直流无刷电机的速度控制方法，其特征为所述直流无刷电机的速度控制方法，包括检测阶段、坐标转换阶段、推算阶段、电流赋值阶段和电压赋值阶段，在检测阶段检测电机的直角坐标的相电流，在坐标转换阶段根据转子的位置，把直角坐标的相电流检测值，变换成极坐标的磁场电流(ids)和转矩电流(iqs)，在推算阶段据极坐标的磁场电流(ids)和转矩电流(iqs)，推算出与极坐标的感应系数相关的电机的速度推算值(ωe)和转子位置(θ)，在电流赋值阶段，根据和磁场电压指令值(Vds*)和转矩电压指令值(Vqs*)相关的接通电压(Vs)和/或速度指令值(ωe*)，处理来自外部的速度指令值(ωe*)和速度推算值(ωe)，分别产生极坐标的转矩电流指令值(iqs*)和磁场电流指令值(ids*)，在电压赋值阶段，把电流指令值转换成磁场电压指令值(Vds*)和转矩电压指令值(Vqs*)。
20.根据权利要求19所述的直流无刷电机的速度控制方法，其特征为所述接通电压(Vs)的计算公式为vs=vds*2+vqs*2.]]>
21.根据权利要求20所述的直流无刷电机的速度控制方法，其特征为当接通电压(Vs)小于最大接通电压(Vmax)时，发生阶段产生转矩电流指令值(iqs*)且令磁场电流指令值(ids*)为0，执行额定转矩控制，当接通电压(Vs)大于最大接通电压(Vmax)时，发生阶段产生磁场电流指令值(ids*)，且令转矩电流指令值(iqs*)为最大转矩电流指令值(iq.max)，执行磁场消弱控制。
22.根据权利要求21所述的直流无刷电机的速度控制方法，其特征为所述直流无刷电机的速度控制方法把开始磁场消弱控制时的速度推算值(ωe)储存成磁场消弱控制速度(ωW)。
23.根据权利要求21所述的直流无刷电机的速度控制方法，其特征为执行磁场消弱控制时，当速度指令值(ωe*)小于磁场消弱控制速度(ωW)时，所述直流无刷电机的速度控制方法结束磁场消弱控制，执行额定转矩控制，当速度指令值(ωe*)大于磁场消弱控制速度(ωW)时，直流无刷电机的速度控制方法继续执行磁场消弱控制。
全文摘要
本发明提供了一种直流无刷电机的速度控制装置，包括坐标变换部、位置速度推算部、速度控制部、电流控制部、处理部，位置速度推算部接收极坐标的磁场电流和转矩电流，推算出与极坐标的感应系数相关的电机的速度推算值和转子位置，速度控制部通过处理来自外部的速度指令值和速度推算值，产生极坐标的电流指令值，电流控制部把电流指令值转换成磁场电压指令值和转矩电压指令值，处理部让速度控制部在额定转矩控制和磁场消弱控制中择一执行，通过进行最佳磁场消弱控制，降低耗电量和噪音。
文档编号H02P6/14GK1767356SQ20041007244
公开日2006年5月3日 申请日期2004年10月27日 优先权日2004年10月27日
发明者黄根裵, 金京勋, 金太勋, 孙昌宇, 李承勋 申请人:乐金电子(天津)电器有限公司