注塑机用无位置传感器永磁同步电机控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了注塑机用无位置传感器永磁同步电机控制系统，包括给定运算模块、第一PI芯片模块、第一解耦器模块、第二解耦器模块、第二PI芯片模块、第一坐标变换模块、第二坐标变换模块、PWM控制器模块、PMSM控制器模块、霍尔传感器、（DAC）数/模转换器模块、转速位置观察器模块和第三PI芯片模块，该控制系统节能、压力稳定、精密、低噪音、弱振动、重复精度高、省料、易操作、加工成本低，提高了注塑机的控制效率，提高了企业生产效率；同时节能环保（节电率达66%）、操作简单，易推广。
【专利说明】注塑机用无位置传感器永磁同步电机控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及注塑机控制系统【技术领域】，具体涉及注塑机用无位置传感器永磁冋步电机控制系统。
【背景技术】
[0002]目前，由于注塑行业的生产和技术在不断进步，注塑产品的应用领域也从一般日用、民用行业向国民经济几乎所有部门拓展，如家电、汽车、交通运输、信息等工业部门，而且具有较高的技术含量及高附加值的注塑产品也在不断增长，大量取代了金属等材料，其应用非常广泛，发展前景良好。
[0003]注塑机是塑料成型的主要设备，塑料制品的三分之一是由注塑机生产的。到目前为止，随着我国塑料行业的巨大发展，我国的注塑机的使用量已居世界第一。因为购置成本、使用环境等因素，我国塑胶生产厂家使用的注塑机，相对目前国际水平而言，多为落后
5-10年的国外机型或国产的落后机型，机型普遍反应速度慢，精度低，耗电量大；虽然国外新式注塑机可以解决以上问题，但高额的购置成本往往使生产厂家望而却步。
[0004]注塑机从标准动作上可分解成锁模、射胶/保压、加料、冷却、开模、顶出等几个阶段，各个阶段皆需要提供不同且适当的压力和流量，对油泵马达而言，注塑机成型过程是属于变化的负载状态。在定量泵的液压系统中，马达以恒定转速持续提供恒定流量，尽管通过比例式压力流量比例阀(EFBG)可达到各阶段所需压力及流量比例配置的结果，但控制所需之外的液压油仍须排回油箱；对注塑机而言，输出功耗造成的电力消耗是持续性的，也就是说若注塑机处待机状态，定量泵仍不断提供恒定的流量并直接排回油箱，形成相当大且不必要的电力耗费。
[0005]因此，基于上述问题，本实用新型提供注塑机用无位置传感器永磁同步电机控制系统。
实用新型内容
[0006]实用新型目的:本实用新型的目的是要提供注塑机用无位置传感器永磁同步电机控制系统，解决现有技术的不足，提高生产效率、降低企业的生产成本投入。
[0007]技术方案:注塑机用无位置传感器永磁同步电机控制系统，包括给定运算模块、第一 PI芯片模块、第一解耦器模块、第二解耦器模块、第二 PI芯片模块、第一坐标变换模块、第二坐标变换模块、PWM控制器模块、PMSM控制器模块、霍尔传感器、(DAC)数/模转换器模块、转速位置观察器模块和第三PI芯片模块；所述给定运算模块分别连接第一 PI芯片模块、第二 PI芯片模块和第三PI芯片模块连接；所述第一 PI芯片模块、第二 PI芯片模块分别连接第一坐标变换模块；所述第一解耦器模块、第二解耦器模块分别连接第一坐标变换模块；所述第一坐标变换模块分别连接PWM控制器模块和转速位置观察器模块；所述第二坐标变换模块分别连接第一 PI芯片模块、第一解耦器模块3和第二 PI芯片模块；所述PWM控制器模块连接PMSM控制器模块；所述PMSM控制器模块连接霍尔传感器、(DAC)数/模转换器模块；所述霍尔传感器、(DAC)数/模转换器模块分别连接第二坐标变换模块和转速位置观察器模块；所述转速位置观察器模块分别连接第一解耦器模块、第二解耦器模块、第一坐标变换模块、第二坐标变换模块和第三PI芯片模块。
[0008]进一步的所述转速位置观察器模块采用增广卡尔曼滤波器，其中卡尔曼滤波器的电机模型矩阵使用突极电机模型。
[0009]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:
[0010]采用本实用新型的注塑机用无位置传感器永磁同步电机控制系统，该系统特点表现
[0011]在以下方面，
[0012](I)节能
[0013]本控制系统的注塑机，进行系统压力、流量双闭环控制，液压系统按照实际需要的流量和压力来供油，克服了普通定量泵系统高压溢流产生的高能耗，在储料、合模、射胶等高流量工作阶段时电机按照设定的转速工作，在保压、冷却等低流量工作阶段时电机转速降低，油泵电机实际能耗降低约50%~80% ；
[0014](2)压力稳定、精密
[0015]本控制系统的伺服驱动器调节能 力强，压力闭环控制模式使系统压力非常稳定，压力波动量低，提高了塑料产品的成型质量；本控制系统还可以按照计算机设定的任意压力、流量曲线运行，为开发各种塑料产品的成型工艺创造了条件；(3)低噪音、弱振动
[0016]本控制系统伺服是在矢量控下启动，伺服电机运行非常平稳，正常情况下几乎听不到电机的噪音，运行起来只有很小的振动感并且响应速度快、温升、噪声低；
[0017](4)重复精度高、省料
[0018]本控制系统的伺服采用双闭环速度控制，射台运动位置重复精度高，生产出的产品精度高，一致性好，克服了普通异步电机定量泵系统由于电网电压、频率等波动带来转速变化，进而引起流量变化，使注塑产品成品率降低的缺点；
[0019](5)易操作
[0020]本控制系统只需调节驱动器若干参数和注塑板上的两只电位器，不需要非常专业的技术知识；
[0021](6)本控制系统省去了码盘和压力传感器，码盘和压力传感器是伺服系统中最易发生故障的元器件，该控制系统不仅降低了成本(I只码盘价位在500元左右，I只好的压力传感器在600元左右)，又提高了系统的稳定性。
[0022]综上所述该注塑机用无位置传感器永磁同步电机控制系统，大大提高了注塑机的控制效率，提高了企业生产效率；同时节能环保(节电率达66%)、操作简单，易推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型实施例的注塑机用无位置传感器永磁同步电机控制系统的结构示意图；
[0024]其中，图中序号如下:1_给定运算模块、2-第一 PI芯片模块、3-第一解耦器模块、4-第二解耦器模块、5-第二 PI芯片模块、6-第一坐标变换模块、7-第二坐标变换模块、8-PWM控制器模块、9- PMSM控制器模块、10-霍尔传感器、(DAC)数/模转换器模块、11_转速位置观察器模块、12-第三PI芯片模块。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例对本实用新型所述的注塑机用无位置传感器永磁同步电机控制系统做详细说明:
[0026]如图1所示的注塑机用无位置传感器永磁同步电机控制系统，包括给定运算模块
1、第一 PI芯片模块2、第一解稱器模块3、第二解稱器模块4、第二 PI芯片模块5、第一坐标变换模块6、第二坐标变换模块7、PWM控制器模块8、PMSM控制器模块9、霍尔传感器、(DAC)数/模转换器模块10、转速位置观察器模块11和第三PI芯片模块12 ;给定运算模块I分别连接第一 PI芯片模块2、第二 PI芯片模块5和第三PI芯片模块12连接；第一 PI芯片模块2、第二 PI芯片模块5分别连接第一坐标变换模块6 ;第一解耦器模块3、第二解耦器模块4分别连接第一坐标变换模块6 ;第一坐标变换模块6分别连接PWM控制器模块8和转速位置观察器模块11 ;第二坐标变换模块7分别连接第一 PI芯片模块2、第一解耦器模块3和第二 PI芯片模块5 ；PWM控制器模块8连接PMSM控制器模块9 ；PMSM控制器模块9连接霍尔传感器、(DAC)数/模转换器模块10 ;霍尔传感器、(DAC)数/模转换器模块10分别连接第二坐标变换模块7和转速位置观察器模块11 ;转速位置观察器模块11分别连接第一解耦器模块3、第二解耦器模块4、第一坐标变换模块6、第二坐标变换模块7和第三PI芯片模块12。
[0027]其中，自学习系统为在线学习可识别电机的定子电阻、d轴、q轴的漏抗和离线学习可计算出电机的额定电流、额定转矩、磁场系数、电流调节器控制参数、卡尔曼滤波器的Q值。
[0028]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种注塑机用无位置传感器永磁同步电机控制系统，其特征在于:包括给定运算模块(I)、第一 PI芯片模块(2)、第一解耦器模块(3)、第二解耦器模块(4)、第二 PI芯片模块(5 )、第一坐标变换模块(6 )、第二坐标变换模块(7 )、PWM控制器模块(8 )、PMSM控制器模块(9)、霍尔传感器、(DAC)数/模转换器模块(10)、转速位置观察器模块(11)和第三PI芯片模块(12);所述给定运算模块(I)分别连接第一 PI芯片模块(2)、第二 PI芯片模块(5)和第三PI芯片模块(12)连接；所述第一 PI芯片模块(2)、第二 PI芯片模块(5)分别连接第一坐标变换模块(6);所述第一解耦器模块(3)、第二解耦器模块(4)分别连接第一坐标变换模块(6);所述第一坐标变换模块(6)分别连接PWM控制器模块(8)和转速位置观察器模块(11);所述第二坐标变换模块(7)分别连接第一 PI芯片模块(2)、第一解耦器模块(3)和第二 PI芯片模块(5);所述PWM控制器模块(8)连接PMSM控制器模块(9);所述PMSM控制器模块(9)连接霍尔传感器、(DAC)数/模转换器模块(10);所述霍尔传感器、(DAC)数/模转换器模块(10)分别连接第二坐标变换模块(7)和转速位置观察器模块(11);所述转速位置观察器模块(11)分别连接第一解耦器模块(3)、第二解耦器模块(4)、第一坐标变换模块(6)、第二坐标变换模块(7)和第三PI芯片模块(12)。
2.根据如权利要求1所述的注塑机用无位置传感器永磁同步电机控制系统，其特征在于:所述转速位置观察器模块(11)采用增广卡尔曼滤波器，其中卡尔曼滤波器的电机模型矩阵使用突极电机模型。
【文档编号】H02P21/13GK203800853SQ201420168926
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】张春雷 申请人:昆山悦利电动汽车科技有限公司