专利名称：一种开关磁阻电机控制器的电流环的实现方法及实现系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及开关磁阻电动机调速系统，尤其是涉及开关磁阻电动机调速系统中的开关磁阻电机控制器的电流环的实现方法及实现系统。
背景技术：
目前公知的开关磁阻电机电流环的控制方法主要有两种第一种是通过硬件实现，通过运算放大器搭建PI或PID调节器作为电流环的调节器，采用此方法一般只有一组固定的比例(P)，积分(I)，微分(D)参数，若是需要改变参数，还要通过修改相关元器件参数才能满足。第二种方法是通过软件实现电流环PI或PID调节，此方法可以通过外部操作面板、外部模拟输入或者通讯来实现比例(P)，积分(I)，微分(D)参数的修改，但一般在整个转速段只有一组比例(P)，积分(I)，微分⑶参数。第一种方法硬件实现调节器，其比例(P)，积分(I)，微分(D)参数值一般在整个转速段内(从0转速到电机最高转速)只采用一组，但是开关磁阻电机是一个具有严重非线性特征的电机，只用一组电流环参数，无法兼顾各个转速的电流调节要求，在某些转速段会引起电流环震荡或造成三相电流不平衡，若是只有一个转速点出现此类问题，可以通过调节比例(P)，积分(I)，微分(D)参数来使其稳定，若是多个转速点出现此类问题，一组PI 或PID调节器作为电流调节器就很难兼顾所有的转速点。且硬件实现修改参数比较复杂， 只能通过改变元器件的参数来实现。第二种方法采用软件实现，在修改参数时比起硬件实现要简便(可以通过外部操作面板、外部模拟输入或者通讯来实现比例(P)，积分(I)，微分(D)参数的修改)，但是一般在整个转速段内也只采用一组PI或PID调节器作为电流调节器，由于开关磁阻电机是一个具有严重非线性特征，因此一组PI或PID调节器作为电流调节器并不能兼顾整个转速段，可能在某些转速段会引起电流环震荡或造成三相电流不平衡，若是只有一个转速点出现此类问题，可以通过调节比例(P)，积分(I)，微分(D)参数来使其稳定，若是多个转速点出现此类问题，一组PI或PID调节器作为电流调节器就很难兼顾所有的转速点。
发明内容
针对上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种开关磁阻电机控制器的电流环的实现方法及实现系统，以实现在不同转速段下，根据控制要求或者转矩特性，实现不同PI 或PID参数下电流环的PI或PID调节。本发明提供的一种开关磁阻电机控制器的电流环的实现方法包括根据电机转速反馈值选择该电机转速反馈值所在的电机转速段对应的电流环PI或PID调节器。根据电机转速反馈值选择该电机转速反馈值所在的电机转速段对应的电流环PI 或PID调节器包括根据电机转速反馈值从预设的电机转速段与电流环PI或PID调节器的对应表中，选择与该电机转速反馈值对应的电流环PI或PID调节器。根据电机转速反馈值选择该电机转速反馈值所在的电机转速段对应的电流环PI或PID调节器包括根据电机转速反馈值从预设的电机转速段与电流环PI或PID调节器的参数的对应表中，选择与该电机转速反馈值对应的电流环PI或PID调节器的参数，然后将所选择的参数输入到电流环PI或PID调节器。本发明提供的一种开关磁阻电机控制器的电流环的实现系统包括多个电流环 PI或PID调节器，每个电流环PI或PID调节器对应预设的电机转速段；选择器，根据电机转速反馈值从预设的电机转速段与电流环PI或PID调节器的对应表中，选择与该电机转速反馈值对应的电流环PI或PID调节器；切换模块，用于切换到选择器选择的电流环PI或PID
调节器。本发明提供的另一种开关磁阻电机控制器的电流环的实现系统包括参数能够调节的电流环PI或PID调节器；选择器，根据电机转速反馈值从预设的电机转速段与电流环 PI或PID调节器的参数的对应表中，选择与该电机转速反馈值对应的电流环PI或PID调节器的参数；参数输入模块，将选择器选择的参数输入到电流环PI或PID调节器。本发明提供的一种开关磁阻电机控制器的电流环的实现方法及实现系统，以实现在不同转速段下，根据控制要求或者转矩特性，实现不同PI或PID参数下电流环的PI或 PID调节；实现开关磁阻电机不同转速段下的电流的控制，并解决当出现多个转速段电流环震荡或造成三相电流不平衡时的情况，使其通过选择相应转速段对应的不同参数的电流环PI或PID调节器，或分别调节相应转速段内的电流环的PI或PID调节器的参数以达到平衡。
图1为本发明一种开关磁阻电机控制器的电流环的实现方法的一流程图；图2为本发明一种开关磁阻电机控制器的电流环的实现系统实现图2所述的实现方法的结构示意图；图3为本发明一种开关磁阻电机控制器的电流环的实现方法的另一流程图；图4为本发明一种开关磁阻电机控制器的电流环的实现系统实现图3所述的实现方法的结构示意图。
具体实施例方式本发明提供的一种开关磁阻电机控制器的电流环的实现方法包括根据电机转速反馈值选择该电机转速反馈值所在的电机转速段对应的电流环PI或PID调节器。本发明提供的开关磁阻电机控制器的电流环的另一种实现方法中根据电机转速反馈值选择该电机转速反馈值所在的电机转速段对应的电流环PI或PID调节器的第一种方法包括根据电机转速反馈值从预设的电机转速段与电流环PI或PID调节器的对应表中，选择与该电机转速反馈值对应的电流环PI或PID调节器。具体操作如下步骤Al、根据实验或经验来设定所要划分的转速段的转速分界点和满足各个转速段的电流环PI/PID调节器。步骤A2、将划分的转速段的转速分界点和满足各个转速段的电流环PI或PID调节器的对应关系存储在存储器中。存储器可以是ROM，EEPROM, FLASH。存储器中可以存储转速-电流环PI/PID调节器的对应表格，可以根据实际需要，将不同的转速段分配相应的电流环PI或PID调节器。当电机运行时，可以根据实际转速查表获得相应的电流环PI/PID调节器。如果各个转速段和各个转速段的电流环PI/PID调节器能够确定，将静态的转速-电流环PI/PID调节器的二维表格存储在存储器中。如果在实际操作中，转速段和各个转速段的电流环PI或PID调节器有调整，可以调整转速-电流环PI或PID调节器的二维表格， 相应地，当二维表格中的转速-电流环PI或PID调节器对应关系有调整时，也需要根据二维表格设置电流环PI/PID调节器；这时的二维表格是动态可调的，将动态的转速-电流环 PI/PID调节器的二维表格存储在存储器中。步骤A3、电机运行期间，将反馈回来的电机实际转速Vspradlteal与设定的转速分界
^ ^SpeedSetl Λ VspeedSet2、VspeedSet3、.......VspeedSet (η-1)、^SpeedSetn (η表示划分的转速段个数，转速
段的划分应根据实际需要进行设置)进行比较，当Vsp—i ^ Vspeedsetl时，选择第1个电流环 PI (PU Il 参数)或 PID(PU II、Dl 参数)调节器；当 Vspeedsetl < VSpeedEeal ( Vspeedset2
时，选择第2个PI (P2、12参数)或PID(P2、12、D2参数)调节器；......；当Vspradsrt(n_2)
< VSpeedEeal ( Vspeedsetfc-D 时，选择第(n-1)个电流环 PI(P(n-l), I(n-l)参数)或 PID (P (n-1)、I (n-1)、D (n-1)参数)调节器；当 Vspeedset^1, < Vspeetffieal ( Vspeedsetn 时，选择第 η个ΡΙ(Ρη、^ι参数)或PID (Pn、IruDn参数)调节器。上述判断方式相同，Vspeetffieal落在哪个转速段，就采用哪个转速段的电流环PI或PID调节器。上述转速值可以是带符号的(代表电机旋转方向)，也可以是不带符号的。步骤A4、调节器的输出值可以直接作为电流给定值输出，或者作为一个参数(可以是转矩值T或是百分比)，通过计算或查表的形式获得对应的电流给定值输出。步骤A3-步骤A4的流程图如附图中的图1所示。上述一种开关磁阻电机控制器的电流环的第一种实现方法的实现系统包括多个电流环PI或PID调节器，每个电流环PI或PID调节器对应预设的电机转速段；选择器，根据电机转速反馈值从预设的电机转速段与电流环PI或PID调节器的对应表中，选择与该电机转速反馈值对应的电流环PI或PID调节器；切换模块，用于切换到选择器选择的电流环 PI或PID调节器。如图2所示，I。md是在转速控制时转速环输出的给定值或直接转矩控制时的转矩给定所对应的电流给定值；Ibadt是开关磁阻电机控制器输出电流的反馈值；Vspradlteal是电机转速反馈值；选择器是一个根据反馈转速，判断现在处于哪个转速段的装置，根据当前反馈速所处于的位置，选择相应的电流环PI或PID调节器；选择开关Kswitdl是切换模块的一个具体实例，作用是切换到选择器选择的电流环PI或PID调节器；电流环PI或PID调节器可以以任何形式实现；M为所控制的开关磁阻电机。转速控制时转速环输出的给定值或直接转矩控制时的转矩给定所对应的电流给定值I。md作为电流环的给定值输入到电流环中，通过反馈转速Vsire-判断此时电机转速处于哪个转速段，并选择相应的转速段所对应的电流环PI或PID调节器，将调节出来的转矩值T输出给电机。上述实施例中，虽然能够实现以实现在不同转速段下，根据控制要求或者转矩特性，选择符合要求的电流环的PI或PID调节；但是还存在以下缺点一、需要设置多个电流环PI/PID调节器，因此整个实现系统比较复杂；二、存储器中维护的是转速-电流环PI/ PID调节器的二维表格，二维表格是动态可调的，当二维表格变化时，相应地，也需要根据该二维表格设置电流环PI/PID调节器，如增加转速段时，需要增加满足该转速段的电流环PI 或PID参数的电流环PI/PID调节器；当转速段的临界值变化时，需要改变满足该转速段的电流环PI/PID调节器，增加、改变电流环PI/PID调节器比较繁琐，不便于自动操作。为了解决上述问题，本发明提供了一种优选地开关磁阻电机控制器的电流环的实现方法。该实现方法中根据电机转速反馈值选择该电机转速反馈值所在的电机转速段对应的电流环PI或PID调节器包括根据电机转速反馈值从预设的电机转速段与电流环PI或 PID调节器的参数的对应表中，选择与该电机转速反馈值对应的电流环PI或PID调节器的参数，然后将所选择的参数输入到电流环PI或PID调节器。在对开关磁阻电机进行调速控制中，电流环PI或PID调节器可以根据不同转速段电机的不同特性采用不同的PI或PID参数进行控制。转速段的划分可以根据需要通过操作面板、外部通讯设备、或外部模拟端口给定进行划分，每个转速段对应的PI或PID参数可以根据需要通过操作面板、外部通讯设备、或外部模拟端口给定进行独立设定。具体步骤如下步骤Bi、通过操作面板，或者外部通讯设备(如采用RS232、RS485和CAN通讯)或者通过外部模拟端口调节，来设定所要划分的转速段的转速分界点和各个转速段的电流环 PI或PID参数。步骤B2、将这些设定的数值存储在存储器中。存储器可以是ROM，EEPROM, FLASH。 存储器中可以维持一张转速-电流环PI或PID参数的二维表格，当电机运行时，可以根据实际转速查表获得相应的电流环PI或PID参数。如果各个转速段和各个转速段的电流环 PI或PID参数能够确定，将静态的转速-电流环PI或PID参数的二维表格存储在存储器中；如果在实际操作中，转速段和各个转速段的电流环PI或PID参数有调整，可以调整转速-电流环PI或PID参数的二维表格，这时的二维表格是动态可调的，将动态的转速-电流环PI/PID参数的二维表格存储在存储器中。步骤B3、电机运行期间，将反馈回来的电机实际转速Vspradlteal与设定的转速分界
^ ^SpeedSetl Λ VspeedSet2、VspeedSet3、.......VspeedSet (η-1)、^SpeedSetn(η) 表示划分的转速段个数，转速
段的划分应根据实际需要进行设置)进行比较，当V—i ^ Vspeedsetl时，选择Vs-这个转速段内对应的PI或PID参数(选择第一组PI、Il或P1、II、Dl参数)；当Vspeedsrtl < Vs— ( Vspeedset2时，选择Vs-这个转速段内对应的PI或PID参数(选择第二组P2、
12 或 P2、12、D2 参数)；......；当 Vspeedset (n_2) < Vspeetffieal ( Vspeedset^1)时，选择 Vspeedsetfe-D
这个转速段内对应的PI或PID参数(选择第(n-1)组P(n-l)、I(n-l)或P (n_l)、I (n_l)、 D(n-l)参数)；当Vspradsetilri) <VSpradIteal<Vs—时，选择Vspradstm这个转速段内对应的PI 或PID参数(选择第η组Pn、In或Pru In、Dn参数)。上述判断方式相同，VSpeedEeal落在哪个转速段，就采用哪个转速段的PI或PID参数。上述转速值可以是带符号的(代表电机旋转方向)，也可以是不带符号的。步骤B4、将上述获得的PI或PID参数送入到电流环PI或PID调节器中，调节器可以根据不同的需要以任何方式实现。步骤B5、调节器的输出值可以直接作为电流给定值输出，或者作为一个参数(可以是转矩值T或是百分比)，通过计算或查表的形式获得对应的电流给定值输出。步骤B3-步骤B5的流程图如附图中的图3所示。
上述一种开关磁阻电机控制器的电流环的第二种实现方法的实现系统包括参数能够调节的电流环PI或PID调节器；选择器，根据电机转速反馈值从预设的电机转速段与电流环PI或PID调节器的参数的对应表中，选择与该电机转速反馈值对应的电流环PI或 PID调节器的参数；参数输入模块，将选择器选择的参数输入到电流环PI或PID调节器。如图4所示，I。md是在转速控制时转速环输出的给定值或直接转矩控制时的转矩给定所对应的电流给定值；Ibadt是开关磁阻电机控制器输出电流的反馈值；Vsp—i是电机转速反馈值；选择器是一个根据反馈转速，判断现在处于哪个转速段的装置，根据当前反馈速所处于的位置，选择相应的PI或PID参数；选择开关Kswitdl和各组参数输入子模块 (第1组PI、Il或P1、II、Dl参数输入子模块，第2组P2、12或P2、12、D2参数输入子模
块，......第η组Pn、In或Pn、IruDn参数输入子模块)是参数输入模块的一个具体实例，
作用是将选择器选择的参数输入到电流环PI或PID调节器；电流环PI或PID调节器可以以任何形式实现；M为所控制的开关磁阻电机。转速控制时转速环输出的给定值或直接转矩控制时的转矩给定所对应的电流给定值I。md作为电流环的给定值输入到电流环中，通过反馈转速Vsp—i判断此时电机转速处于哪个转速段，并选择相应的转速段所对应的PI或 PID参数，并执行PI或PID调节，将调节出来的转矩值T输出给电机。综上所述，本发明提供的开关磁阻电机控制器的电流环的实现方法及实现系统， 以实现在不同转速段下，根据控制要求或者转矩特性，实现不同PI或PID参数下电流环的 PI或PID调节；实现开关磁阻电机不同转速段下的电流的控制，并解决当出现多个转速段电流环震荡或造成三相电流不平衡时的情况，使其通过选择相应转速段对应的不同参数的电流环PI或PID调节器，或分别调节相应转速段内的电流环的PI或PID调节器的参数以达到平衡。最后应说明的是以上所述为本发明的最佳实施方案，但本发明的保护范围并不限于此，在本发明所示下，任何人任何与本发明相同或近似的产品和做法，都落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种开关磁阻电机控制器的电流环的实现方法，其特征在于，包括根据电机转速反馈值选择该电机转速反馈值所在的电机转速段对应的电流环PI或PID调节器。
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机控制器的电流环的实现方法，其特征在于，根据电机转速反馈值选择该电机转速反馈值所在的电机转速段对应的电流环PI或PID调节器包括根据电机转速反馈值从预设的电机转速段与电流环PI或PID调节器的对应表中，选择与该电机转速反馈值对应的电流环PI或PID调节器。
3.根据权利要求1所述的开关磁阻电机控制器的电流环的实现方法，其特征在于，根据电机转速反馈值选择该电机转速反馈值所在的电机转速段对应的电流环PI或PID调节器包括根据电机转速反馈值从预设的电机转速段与电流环PI或PID调节器的参数的对应表中，选择与该电机转速反馈值对应的电流环PI或PID调节器的参数，然后将所选择的参数输入到电流环PI或PID调节器。
4.一种开关磁阻电机控制器的电流环的实现系统，其特征在于，包括多个电流环PI或PID调节器，每个电流环PI或PID调节器对应预设的电机转速段；选择器，根据电机转速反馈值从预设的电机转速段与电流环PI或PID调节器的对应表中，选择与该电机转速反馈值对应的电流环PI或PID调节器；切换模块，用于切换到选择器选择的电流环PI或PID调节器。
5.一种开关磁阻电机控制器的电流环的实现系统，其特征在于，包括参数能够调节的电流环PI或PID调节器；选择器，根据电机转速反馈值从预设的电机转速段与电流环PI或PID调节器的参数的对应表中，选择与该电机转速反馈值对应的电流环PI或PID调节器的参数；参数输入模块，将选择器选择的参数输入到电流环PI或PID调节器。
全文摘要
本发明涉及一种开关磁阻电机控制器的电流环的实现方法及实现系统。该实现方法包括根据电机转速反馈值选择该电机转速反馈值所在的电机转速段对应的电流环PI或PID调节器。本发明提供的开关磁阻电机控制器的电流环的实现方法及实现系统，以实现在不同转速段下，根据控制要求或者转矩特性，实现不同PI或PID参数下电流环的PI或PID调节；实现开关磁阻电机不同转速段下的电流的控制，并解决当出现多个转速段电流环震荡或造成三相电流不平衡时的情况，使其通过选择相应转速段对应的不同参数的电流环PI或PID调节器，或分别调节相应转速段内的电流环的PI或PID调节器的参数以达到平衡。
文档编号H02P25/08GK102545771SQ20101059345
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者蒋哲, 马良玉 申请人:北京中纺锐力机电有限公司