专利名称：交流异步电机通用矢量控制方法及控制器的制作方法
技术领域：
本发明属于动力装置领域，特别涉及电动汽车交流异步电动机的调速。
背景技术：
目前交流异步电机矢量控制器一般分为两类，一类是与指定电机配套使用，另一类则是带电机参数自整定功能的矢量控制器。前一类，在系统需要更换电机时，就必须同时更换控制器，造成不可避免的经济损失。后一类，由于一般国内矢量控制器厂家控制器自整定功能精度不高，不能达到理想的控制效果，而一些大的跨国矢量控制器厂家，带参数自整定功能矢量控制器价格昂贵，不适用于普通应用。
发明内容
本发明的目的是提出一种新的交流异步电机通用矢量控制方法及控制器。
本发明是通过以下技术方案实现的。 将矢量控制中需要针对被控电动机不同而做出调整的参数存储至SPI接口EEPROM中。在控制器启动时，先读取存于EEPROM中相关参数，用于矢量控制。在需更换电机时，控制器通过适配器与PC连接，通过串口调试软件并应用适配器相应指令完成对EEPROM中相关参数进行修改。 如附图1所示，矢量控制中用到的与电机相关参数都存储在控制器中的SPI接口EEPROM中，在需要修改控制器参数时，通过串口 -spi适配器将个人PC串口与控制器SPI接口连接，利用串口调试软件，完成控制器参数的修改。 本发明所述的需要根据电机参数修改的控制器参数包括电机定子与转子同轴等效绕组间的互感Lm、转子电磁时间常数T。速度n的PI调节器的参数Kp， K工，umax及u^、励磁电流iM的PI调节器的参数Kp， K工，umax及11*、转矩电流iT的PI调节器的参数Kp， K工，umax及umin，而其中励磁电流iM的PI调节器的参数与转矩电流iT的PI调节器的参数一般来说是相同的，所以在跟换电机时主要需要更改的为这IO个参数。 10个参数与EEPROM存储空间的对应关系如下Lm-0001及0002， 1;_0003及0004，速度n的PI调节器的参数KP-0005及0006 ， Kf0007及0008 ， umax_0009及000A及umin_000B及000C，电流PI调节器的参数Kp-000D及000E， Kf000F及0010， u隨-OOl 1及0012及umin_0013及0014。每次完成写操作后，需再进行一次读操作，对比两次参数，以确认写入参数无误。
在控制器启动后，首先读取EEPROM中各项参数，并判定存储在相邻两地址的同一数据是否相同，若不相同则报错，并启动LED报警信号灯，以提示用户重新设置电机参数，控制器将无法运行；若数据相同，则系统将正常运行。 附图2给出系统主程序流程图。系统上电后，先关闭中断，再禁止系统看门狗，然后初始化系统时钟，再完成通用10 口及SPI接口初始化，然后读取EEPROM中参数，并判断参数是否存在错误，若存在错误，则启动LED报警信号灯，若错误不存在，则初始化A/D接口 ，然后完成事件管理器初始化及变量初始化，接着判定点火信号是否存在，若存在则将中
3断标志位清零，并开启定时器中断，等待中断发生，若不存在则等待点火信。
本发明包括EEPROM、串口 -SPI适配器，控制芯片、驱动电路、电流采样电路、速度采样电路、油门采样电路、LED报警信号灯及三相逆变电路。其中EEPROM连接到控制芯片的串行同步外设接口 (SPI接口)，电流及油门信号采样由控制芯片的ADC完成模数转换、速度采样由控制芯片的正交编码器脉冲接口电路完成，LED报警信号灯、点火信号及刹车信号连接到控制芯片的通用输入/输出引脚。 本发明的工作流程是控制器上电后，先完成系统基本初始化，然后再读取EEPR0M中的参数，在判定所有参数无误后，等待点火信号，在点火信号给定以后，根据油门信号的大小，通过矢量控制算法来控制逆变电路工作，从而控制电机运转。并通过对定子电流和速度信号的采样，完成对控制信号的校正。系统结构如附图1。 本发明所产生的积极意义在于，在用户需要更换电机时，此时如果电机容量在控制器额定容量之内，用户可根据电机参数，通过PC机自行完成相应控制器参数的修改工作，系统即可重新投入运行；如果电机容量超过控制器原有容量，则只需重新获得一个主电路模块，将原有主电路模块替换，并根据电机参数自行修改相应控制参数后，系统即可重新投入运行。可以很方便、快捷地完成电机与矢量控制器对应参数的修改、调整。
附图1为本发明的系统结构图。
附图2为本发明的主程序流程图。
附图3为本发明的中断程序流程图。
具体实施例方式
本发明将通过以下实施例作进一步说明。
实施例。 本实施例所用的串口调试软件为SerialComAssistV2. 2 ;串口 -SPI适配器采用吉阳公司的GY7508串口转SPI适配器；控制芯片为TMS320LF2407A ;EEPR0M采用ATMEL25010。 如附图1所示，矢量控制中用到的与电机相关参数都存储在控制器中的SPI总线EEPR0M中，在需要修改控制器参数时，利用串口调试软件，通过个人PC机串口与变频器对应接口连接，完成控制器参数的修改。 本实施例根据电机参数修改的控制器参数包括电机定子与转子同轴等效绕组间的互感Lm、转子电磁时间常数T"速度n的PI调节器的参数Kp， K工，umax及u^、励磁电流iM的PI调节器的参数Kp， Kp umax及11*、转矩电流iT的PI调节器的参数Kp， K工，umax及umin10个参数。 10个参数与EEPROM存储空间的对应关系如下Lm-0001及0002，1;-0003及0004，速度n的PI调节器的参数KP-0005及0006 ， Kf0007及0008 ， umax_0009及000A及umin_000B及OOOC，电流PI调节器的参数Kp-000D及OOOE， Kf000F及0010， u隨-OOl 1及0012及umin_0013及0014。每次完成写操作后，需再进行一次读操作，对比两次参数，以确认写入参数无误。
在控制器启动后，首先读取EEPROM中各项参数，并判定存储在相邻两地址的同一数据是否相同，若不相同则报错，并启动LED报警信号灯，以提示用户重新设置电机参数，控制器将无法运行；若数据相同，则系统将正常运行。 附图2给出系统主程序流程图。系统上电后，先关闭中断，再禁止系统看门狗，然后初始化系统时钟，再完成通用10 口及SPI接口初始化，然后读取EEPROM中参数，并判断参数是否存在错误，若存在错误，则启动LED报警信号灯，若错误不存在，则初始化A/D接口 ，然后完成事件管理器初始化及变量初始化，接着判定点火信号是否存在，若存在则将中断标志位清零，并开启定时器中断，等待中断发生，若不存在则等待点火信。
定时中断程序流程为，首先保护现场，再完成电流IA， IB及母线电压的采样，然后读取编码器脉冲计数转角增量，接着判断是否到转速采样时间，若到达转速采样时间，则计算转速并完成转速PI调节，再计算编码器增量累计，若未到转速采样时间，则直接计算编码器增量累计，接着对采样电流、电压规格化处理，再完成Clark变换，然后查sin、 cos表，接着完成Park变换，然后完成转子磁链位置计算，再完成T轴电流PI调节，M轴电流PI调节，而后完成Park逆变换，再完成SVP丽脉冲调制，最后恢复现场。 本实施例的控制器由EEPR0M、串口 -SPI适配器，控制芯片、驱动电路、电流采样电路、速度采样电路、油门采样电路、LED报警信号灯及三相逆变电路组成。其中EEPR0M连接到控制芯片的串行同步外设接口，电流及油门信号采样由控制芯片自带ADC完成模数转换、速度采样由TMS320LF2407A的正交编码器脉冲接口电路完成，LED报警信号灯、点火信号及刹车信号连接到TMS320LF2407A的通用输入/输出引脚。
权利要求
一种交流异步电机通用矢量控制方法，其特征是首先将矢量控制中需要针对被控电动机不同而做出调整的参数存储至SPI接口EEPROM中，在控制器启动时，先读取存于EEPROM中相关参数，用于矢量控制；在需更换电机时，控制器通过适配器与PC连接，通过串口调试软件并应用适配器相应指令完成对EEPROM中参数的修改。
2. 根据权利要求1所述的控制方法，其特征是所述的参数为电机定子与转子同轴等效 绕组间的互感Lm、转子电磁时间常数i;、速度n的PI调节器的参数Kp， K工，umax及u^、励磁 电流iM的PI调节器的参数Kp， K工，umax及u^、转矩电流iT的PI调节器的参数Kp， K工，umax及U迈in。
3. 根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征是所述的各参数与EEPR0M存储空间的 对应关系是Lm-0001及0002， Tr-0003及0004，速度n的PI调节器的参数KP_0005及0006， Kf0007及0008， umax-0009及000A及umin_000B及000C，电流PI调节器的参数Kp_000D及 000E， Kf000F及0010， u隨-OOll及0012及umin_0013及0014。
4. 实现权利要求1所述的方法的控制器，包括EEPROM、串口 -SPI适配器，控制芯片、驱 动电路、电流采样电路、速度采样电路、油门采样电路、LED报警信号灯及三相逆变电路，其 特征是EEPROM连接到控制芯片的串行同步外设接口，电流及油门信号采样由控制芯片的 ADC完成模数转换、速度采样由LF2407AD的正交编码器脉冲接口电路完成，LED报警信号 灯、点火信号及刹车信号连接到LF2407AD通用输入/输出引脚。
5. 根据权利要求4所述的控制器，其特征是所述的控制芯片为TMS320LF2407A ;串口调 试软件为SerialComAssistV2. 2 ;串口 -SPI适配器采用GY7508串口转SPI适配器；EEPROM 采用ATMEL 25010。
全文摘要
一种交流异步电机通用矢量控制方法，其特征是首先将矢量控制中需要针对被控电动机不同而做出调整的参数存储至SPI接口EEPROM中，在控制器启动时，先读取存于EEPROM中相关参数，用于矢量控制；在需更换电机时，控制器通过适配器与PC连接，通过串口调试软件并应用适配器相应指令完成对EEPROM中参数的修改，可以很方便、快捷地完成电机与矢量控制器对应参数的修改、调整。
文档编号H02P21/14GK101710821SQ20091026025
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者万晓凤, 胡海林, 蔡丽香, 黄菊花 申请人:南昌大学