專利名稱：一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置及其方法，尤其是涉及一種應(yīng)用于變頻驅(qū)動(dòng)提升類負(fù)載的無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置及其方法。
背景技術(shù)：
用變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)提升、下放和移動(dòng)重物的時(shí)候不僅需要精確的速度控制，在某些場(chǎng)合還需要在機(jī)械制動(dòng)裝置不抱閘的情況下具備長(zhǎng)時(shí)間將重物懸吊在空中保持位置不動(dòng)的能力。一般的做法是在需要懸停時(shí)向電機(jī)注入直流電流，產(chǎn)生一個(gè)較大的靜止磁場(chǎng)，通過(guò)直流制動(dòng)方式使重物保持靜止，但這種方式耐沖擊能力差，對(duì)于負(fù)載沖擊導(dǎo)致的位置漂移沒(méi)有自動(dòng)修正能力，且異步電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的注入直流電流也會(huì)對(duì)電機(jī)造成不利影響。在很多只有速度傳感器沒(méi)有位置傳感器的異步電機(jī)使用場(chǎng)合，需要精確速度控制的同時(shí)還需具 備長(zhǎng)時(shí)間可靠懸停的能力(如油田鉆機(jī)的絞車負(fù)載)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸停控制裝置及其方法，該裝置及其方法解決了在變頻驅(qū)動(dòng)提升類負(fù)載無(wú)位置編碼器情況下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的懸停，并實(shí)現(xiàn)速度控制和懸停控制的無(wú)沖擊切換的技術(shù)問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置，包括速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制模塊，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制模塊包括電流控制環(huán)節(jié)、頻率控制環(huán)節(jié)和脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)。速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊分別與電流控制環(huán)節(jié)和頻率控制環(huán)節(jié)相連，速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊向電流控制環(huán)節(jié)輸出給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)，頻率控制環(huán)節(jié)向速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊輸出轉(zhuǎn)子的頻率信號(hào)。電流控制環(huán)節(jié)分別與頻率控制環(huán)節(jié)和脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)相連，電流控制環(huán)節(jié)根據(jù)速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊輸出的給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)和頻率控制環(huán)節(jié)輸出的轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算向脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)輸出勵(lì)磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓。來(lái)自電機(jī)的速度脈沖信號(hào)輸入頻率控制環(huán)節(jié)，頻率控制環(huán)節(jié)與脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)相連，脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)根據(jù)電流控制環(huán)節(jié)輸出的勵(lì)磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓，以及頻率控制環(huán)節(jié)輸出的轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)，對(duì)外輸出調(diào)制脈沖信號(hào)。作為本發(fā)明一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊包括轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)、PI參數(shù)互傳環(huán)節(jié)、懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)矩選擇環(huán)節(jié)；轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)分別與懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)相連，當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)的速度給定大于門檻速度時(shí)，則選擇轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式；當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)的速度給定小于或等于門檻速度，并且實(shí)際速度也小于門檻速度時(shí)，則選擇懸停閉環(huán)控制方式；PI參數(shù)互傳環(huán)節(jié)分別與懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)相連，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式和懸停閉環(huán)控制方式切換時(shí)兩個(gè)控制閉環(huán)PI參數(shù)的交換；轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)與懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)相連，轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)通過(guò)對(duì)齒頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)得到電機(jī)的轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置，并將電機(jī)的轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置信號(hào)輸出至懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)；轉(zhuǎn)矩選擇環(huán)節(jié)分別與轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)、懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)相連，轉(zhuǎn)矩選擇環(huán)節(jié)根據(jù)轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)，分別選擇懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)作為給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)T。作為本發(fā)明一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)包括位置初始化環(huán)節(jié)、第三PI環(huán)節(jié)和第四PI環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)向第三PI環(huán)節(jié)輸出電機(jī)的轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置信號(hào)，第三PI環(huán)節(jié)將經(jīng)過(guò)位置初始化環(huán)節(jié)輸出的目標(biāo)位置信號(hào)與轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置信號(hào)的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，產(chǎn)生懸停閉環(huán)控制的速度給定；第四PI環(huán)節(jié)將速度給定和實(shí)際速度的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，產(chǎn)生需要的轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_ref2 ;轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)包括PI主環(huán)節(jié)，PI主環(huán)節(jié)對(duì)速度給定和實(shí)際速度的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_refl。作為本發(fā)明一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸停控制裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)包括限幅環(huán)節(jié)和脈沖計(jì)數(shù)環(huán)節(jié)，來(lái)自電機(jī)的速度脈沖信號(hào)輸入脈沖計(jì)數(shù)環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)脈沖計(jì)數(shù)環(huán)節(jié)計(jì)算得到轉(zhuǎn)子的位置值，經(jīng)過(guò)限幅環(huán)節(jié)對(duì)外輸出轉(zhuǎn)子的位置值。作為本發(fā)明一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，頻率控制環(huán)節(jié)包括轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)計(jì)算環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算環(huán)節(jié)、定子頻率計(jì)算環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)速計(jì)算環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)速計(jì)算環(huán)節(jié)檢測(cè)電機(jī)的運(yùn)行速度，得到實(shí)際的轉(zhuǎn)子頻率信號(hào)Wr，實(shí)際的轉(zhuǎn)子頻率信號(hào)Wr與轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算環(huán)節(jié)輸出的轉(zhuǎn)差頻率信號(hào)Wsl相加作為定子頻率信號(hào)Ws，積分環(huán)節(jié)對(duì)定子頻率信號(hào)Ws進(jìn)行積分產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)0 S，轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)0 s作為電流控制環(huán)節(jié)和脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)的坐標(biāo)定向角度信號(hào)。作為本發(fā)明一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸停控制裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，電流控制環(huán)節(jié)包括給定計(jì)算環(huán)節(jié)、第一 PI環(huán)節(jié)、第二 PI環(huán)節(jié)、ct 3 _dq變換環(huán)節(jié)和abc-a 3變換環(huán)節(jié)，給定計(jì)算環(huán)節(jié)將頻率控制環(huán)節(jié)輸出的磁鏈信號(hào)Tr和速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊輸出的給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)變換為M-T坐標(biāo)系下的給定電流信號(hào)im_ref和it_ref ;實(shí)際的電機(jī)電流信號(hào)依次經(jīng)過(guò)abc-a ^變換環(huán)節(jié)和a 0 _dq變換環(huán)節(jié)進(jìn)而得到實(shí)際的電流信號(hào)im和it ;給定電流信號(hào)和實(shí)際的電流信號(hào)的差值信號(hào)分別經(jīng)過(guò)第一PI環(huán)節(jié)和第二PI環(huán)節(jié)進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出勵(lì)磁電壓信號(hào)Usm和轉(zhuǎn)矩電壓信號(hào)Ust。作為本發(fā)明一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)包括dq-a 3反變換環(huán)節(jié)和脈寬調(diào)制環(huán)節(jié)，dq_ a ^反變換環(huán)節(jié)根據(jù)頻率控制環(huán)節(jié)輸出的轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)9 s,將電流控制環(huán)節(jié)輸出的勵(lì)磁電壓信號(hào)Usm和轉(zhuǎn)矩電壓信號(hào)Ust轉(zhuǎn)換為輸入脈寬調(diào)制環(huán)節(jié)的電壓信號(hào)Usa和Usb，脈寬調(diào)制環(huán)節(jié)根據(jù)電壓采樣環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)輸出的逆變器直流電壓信號(hào)Ud，向逆變器輸出調(diào)制脈沖。本發(fā)明還另外具體提供了一種利用上述變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸停控制裝置實(shí)現(xiàn)變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂频姆椒?，該方法包括以下步驟SlO :轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)檢測(cè)速度脈沖信號(hào)，并計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，以及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；S20 :轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)通過(guò)判斷速度給定和實(shí)際速度，進(jìn)行轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式和懸停閉環(huán)控制方式的選擇，在切換控制方式時(shí)，通過(guò)PI參數(shù)互傳環(huán)節(jié)進(jìn)行兩個(gè)控制閉環(huán)、PI參數(shù)的互傳；S30 :懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)通過(guò)對(duì)位置信號(hào)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)得到速度給定，再通過(guò)對(duì)速度信號(hào)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)得到需要的轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_ref2 ;轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)通過(guò)對(duì)速度信號(hào)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)得到轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_ren ;速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊通過(guò)轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)選擇懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)或轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)的輸出作為給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)T ；S40 :將速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊輸出的給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)T傳入轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制模塊，通過(guò)對(duì)實(shí)際的勵(lì)磁電流im和轉(zhuǎn)矩電流it進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)得到勵(lì)磁電壓Usm和轉(zhuǎn)矩電壓UsU并結(jié)合逆變器的直流電壓進(jìn)行脈沖調(diào)制，供給電機(jī)。作為本發(fā)明一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂品椒夹g(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)的速度給定大于門檻速度時(shí)，則選擇轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式；當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)的速度給定小于或等于門檻速度，并且實(shí)際速度也小于門檻速度 時(shí)，則選擇懸停閉環(huán)控制方式。作為本發(fā)明一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂品椒夹g(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S30還進(jìn)一步包括以下步驟轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)通過(guò)對(duì)速度給定和實(shí)際速度的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_ren ;懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)通過(guò)對(duì)速度信號(hào)進(jìn)行積分計(jì)算得到電機(jī)的實(shí)際位置，實(shí)際位置和給定位置的差值經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)，獲得速度給定，該速度給定和電機(jī)的實(shí)際速度的差值再進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，通過(guò)限幅后轉(zhuǎn)換成為轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_ref2。作為本發(fā)明一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂品椒夹g(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟SlO中的轉(zhuǎn)子位置計(jì)算過(guò)程還具體包括以下步驟SlOl :轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)檢測(cè)速度脈沖信號(hào)，當(dāng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子的位置值加I ;當(dāng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)為反方向時(shí)，轉(zhuǎn)子的位置值減I ;S102 :對(duì)轉(zhuǎn)子的位置值進(jìn)行限幅，當(dāng)轉(zhuǎn)子的位置值大于上限時(shí)，轉(zhuǎn)子的位置值變?yōu)? ;當(dāng)轉(zhuǎn)子的位置值小于下限時(shí)，轉(zhuǎn)子的位置值變?yōu)? ;S103 :轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)檢測(cè)兩個(gè)速度脈沖信號(hào)之間的時(shí)間差值A(chǔ) T，則速度脈沖頻率為Fpulse=I/ A T,通過(guò)公式Wr=Fpulse*pi*2/Gear計(jì)算得到實(shí)際的轉(zhuǎn)子頻率信號(hào)Wr ；式中，F(xiàn)pulse為速度脈沖頻率，Gear為速度編碼器的齒數(shù)，pi為圓周率，Wr為轉(zhuǎn)子頻率信號(hào)，轉(zhuǎn)子頻率信號(hào)一般采用轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度。作為本發(fā)明一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂品椒夹g(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S20中還具體包括以下步驟S201 :轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)判斷速度給定和轉(zhuǎn)子的實(shí)際速度，當(dāng)速度給定大于或等于門檻速度N_1時(shí)，選擇轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式；當(dāng)速度給定小于門檻速度N_1時(shí)，結(jié)合轉(zhuǎn)子的實(shí)際速度進(jìn)行判斷，當(dāng)轉(zhuǎn)子的實(shí)際速度大于或等于門檻速度N_1時(shí)，選擇轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式，當(dāng)轉(zhuǎn)子的實(shí)際速度小于門檻速度N_1時(shí)，則選擇懸停閉環(huán)控制方式；S202 :當(dāng)從轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式切換到懸停閉環(huán)控制方式時(shí)，PI參數(shù)互傳環(huán)節(jié)將在轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_refl傳送給懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)，作為轉(zhuǎn)矩的初始值；當(dāng)從懸停閉環(huán)控制方式切換到轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式時(shí)，PI參數(shù)互傳環(huán)節(jié)將在懸停閉環(huán)控制方式中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_ref2傳送給轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)，作為轉(zhuǎn)矩的初始值。通過(guò)實(shí)施上述本發(fā)明一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置及其方法的技術(shù)方案，具有以下技術(shù)效果I、能使變頻驅(qū)動(dòng)提升類負(fù)載時(shí)，在無(wú)位置編碼器的情況下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的懸停，并實(shí)現(xiàn)速度控制和懸?？刂频臒o(wú)沖擊切換。2、僅通過(guò)使用速度傳感器即可以實(shí)現(xiàn)提升類負(fù)載精確的速度控制和位置控制。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)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(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發(fā)明變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置一種具體實(shí)施方式
速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置一種具體實(shí)施方式
的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本發(fā)明變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸停控制方法一種具體實(shí)施方式
的程序流程圖。圖中1_速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊，2_電流控制環(huán)節(jié),3_頻率控制環(huán)節(jié),4_脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)，5-電壓采樣環(huán)節(jié)，6-逆變器，7-電機(jī)，11-轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)，12-PI參數(shù)互傳環(huán)節(jié)，13-懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)，14-轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)，15-轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)，16-轉(zhuǎn)矩選擇環(huán)節(jié)，21-給定計(jì)算環(huán)節(jié)，22-第一 PI環(huán)節(jié)，23-第二 PI環(huán)節(jié)，24- a ^ -dq變換環(huán)節(jié)，25-abc-a ^變換環(huán)節(jié)，31-轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)計(jì)算環(huán)節(jié)，32-轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算環(huán)節(jié)，33-定子頻率計(jì)算環(huán)節(jié)，34-積分環(huán)節(jié),35-轉(zhuǎn)速計(jì)算環(huán)節(jié)，41-dq-a ^反變換環(huán)節(jié),42-脈寬調(diào)制環(huán)節(jié)，131-位置初始化環(huán)節(jié)，132-第三PI環(huán)節(jié)，133-第四PI環(huán)節(jié)，141-PI主環(huán)節(jié)，151-限幅環(huán)節(jié)，152-脈沖計(jì)數(shù)環(huán)節(jié)。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如附圖I至附圖3所示，給出了本發(fā)明一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置及其方法的具體實(shí)施例，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置的具體實(shí)施方式
，包括速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊I和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制模塊。如附圖I中所示，速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊I進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)11、PI參數(shù)互傳環(huán)節(jié)12、懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)13、轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)14、轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)15和轉(zhuǎn)矩選擇環(huán)節(jié)16。轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)11分別與懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)13和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)14相連，當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)11的速度給定大于門檻速度時(shí)，則選擇轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式；當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)11的速度給定小于或等于門檻速度，并且實(shí)際速度也小于門檻速度時(shí)，則選擇懸停閉環(huán)控制方式。PI參數(shù)互傳環(huán)節(jié)12分別與懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)13和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)14相連，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式和懸停閉環(huán)控制方式切換時(shí)兩個(gè)控制閉環(huán)PI參數(shù)的交換。轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)15與懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)13相連，轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)15通過(guò)對(duì)齒頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)得到電機(jī)7的轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置，并將電機(jī)7的轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置信號(hào)輸出至懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)13。轉(zhuǎn)矩選擇環(huán)節(jié)16分別與轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)11、懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)13和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)14相連，轉(zhuǎn)矩選擇環(huán)節(jié)16根據(jù)轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)11的輸出信號(hào)，分別選擇懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)13和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)14的輸出信號(hào)作為給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)T。懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)13進(jìn)一步包括位置初始化環(huán)節(jié)131、第三PI環(huán)節(jié)132和第四PI環(huán)節(jié)133，轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)15向第三PI環(huán)節(jié)132輸出電機(jī)7的轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置信號(hào)，第三PI環(huán)節(jié)132將位置初始化環(huán)節(jié)131輸出的目標(biāo)位置信號(hào)與轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置信號(hào)的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，產(chǎn)生懸停閉環(huán)控制的速度給定。第四PI環(huán)節(jié)133將速度給定和實(shí)際速度的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，產(chǎn)生需要的轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_ref2。轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)14包括PI主環(huán)節(jié)141，PI主環(huán)節(jié)141對(duì)速度給定和實(shí)際速度的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_refl。轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)14進(jìn)一步包括PI主環(huán)節(jié)141。轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)15進(jìn)一步包括限幅環(huán) 節(jié)151和脈沖計(jì)數(shù)環(huán)節(jié)152，來(lái)自電機(jī)7的速度脈沖信號(hào)和速度方向信號(hào)輸入脈沖計(jì)數(shù)環(huán)節(jié)152，經(jīng)過(guò)脈沖計(jì)數(shù)環(huán)節(jié)152計(jì)算得到轉(zhuǎn)子的位置值，經(jīng)過(guò)限幅環(huán)節(jié)151對(duì)外輸出轉(zhuǎn)子的位置值。如圖2所示的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制模塊進(jìn)一步包括電流控制環(huán)節(jié)2、頻率控制環(huán)節(jié)3和脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)4。速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊I分別與電流控制環(huán)節(jié)2和頻率控制環(huán)節(jié)3相連，速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊I向電流控制環(huán)節(jié)2輸出給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)，頻率控制環(huán)節(jié)3向速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊I輸出轉(zhuǎn)子的頻率信號(hào)。電流控制環(huán)節(jié)2分別與頻率控制環(huán)節(jié)3和脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)4相連，電流控制環(huán)節(jié)2根據(jù)速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊I輸出的給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)和頻率控制環(huán)節(jié)3輸出的轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算向脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)4輸出勵(lì)磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓。來(lái)自電機(jī)7的速度脈沖信號(hào)輸入頻率控制環(huán)節(jié)3，頻率控制環(huán)節(jié)3與脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)4相連，脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)4根據(jù)電流控制環(huán)節(jié)2輸出的勵(lì)磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓，以及頻率控制環(huán)節(jié)3輸出的轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)，對(duì)外輸出調(diào)制脈沖信號(hào)。頻率控制環(huán)節(jié)3進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)計(jì)算環(huán)節(jié)31、轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算環(huán)節(jié)32、定子頻率計(jì)算環(huán)節(jié)33、積分環(huán)節(jié)34和轉(zhuǎn)速計(jì)算環(huán)節(jié)35,轉(zhuǎn)速計(jì)算環(huán)節(jié)35檢測(cè)電機(jī)7的運(yùn)行速度，得到實(shí)際的轉(zhuǎn)子頻率信號(hào)Wr，實(shí)際的轉(zhuǎn)子頻率信號(hào)Wr與轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算環(huán)節(jié)32輸出的轉(zhuǎn)差頻率信號(hào)Wsl相加作為定子頻率信號(hào)Ws，積分環(huán)節(jié)34對(duì)定子頻率信號(hào)Ws進(jìn)行積分產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)0 S，轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)0 s作為電流控制環(huán)節(jié)2和脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)4的坐標(biāo)定向角度信號(hào)。電流控制環(huán)節(jié)2進(jìn)一步包括給定計(jì)算環(huán)節(jié)21、第一 PI環(huán)節(jié)22、第二 PI環(huán)節(jié)23、a ^ -dq變換環(huán)節(jié)24和abc_ a ^變換環(huán)節(jié)25，給定計(jì)算環(huán)節(jié)21將頻率控制環(huán)節(jié)3輸出的磁鏈信號(hào)Tr和速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊I輸出的給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)變換為M-T坐標(biāo)系下的給定電流信號(hào)im_ref和it_ref。實(shí)際的電機(jī)電流信號(hào)依次經(jīng)過(guò)abc_ a ^變換環(huán)節(jié)25和a 3-dq變換環(huán)節(jié)24進(jìn)而得到實(shí)際的電流信號(hào)im和it。給定電流信號(hào)和實(shí)際的電流信號(hào)的差值信號(hào)分別經(jīng)過(guò)第一 PI環(huán)節(jié)22和第二 PI環(huán)節(jié)23進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出勵(lì)磁電壓信號(hào)Usm和轉(zhuǎn)矩電壓信號(hào)Ust0其中，ia、ib、ic分別為電機(jī)7的a相、b相和c相的電流。
脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)4進(jìn)一步包括dq-a ^反變換環(huán)節(jié)41和脈寬調(diào)制環(huán)節(jié)42,dq_a ^反變換環(huán)節(jié)41根據(jù)頻率控制環(huán)節(jié)3輸出的轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)e S，將電流控制環(huán)節(jié)2輸出的勵(lì)磁電壓信號(hào)Usm和轉(zhuǎn)矩電壓信號(hào)Ust轉(zhuǎn)換為輸入脈寬調(diào)制環(huán)節(jié)42的電壓信號(hào)Usa和Usb，脈寬調(diào)制環(huán)節(jié)42根據(jù)電壓采樣環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)5輸出的逆變器6直流電壓信號(hào)Ud，向逆變器6輸出調(diào)制脈沖。在附圖I和附圖2 中，輸入至轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)15的速度脈沖信號(hào)與輸入至頻率控制環(huán)節(jié)3的速度脈沖信號(hào)為同一信號(hào)。但是，轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)15是根據(jù)速度脈沖和速度方向信號(hào)計(jì)算出變化的位置，而頻率控制環(huán)節(jié)3則是輸出角速度和相位。此外，變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置在懸停時(shí)才調(diào)用轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)15和頻率控制環(huán)節(jié)3，而在正常運(yùn)行時(shí)只調(diào)用頻率控制環(huán)節(jié)3。如附圖3所示，本發(fā)明還提供了一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂品椒ǖ?b>具體實(shí)施方式
，分為電機(jī)速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制過(guò)程和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制過(guò)程兩部分。其中，電機(jī)速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制過(guò)程由以下五個(gè)環(huán)節(jié)組成轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)IUPI參數(shù)互傳環(huán)節(jié)12、懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)13、轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)14和轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)15。以上5個(gè)環(huán)節(jié)的具體實(shí)現(xiàn)方法如下I、轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)11 :當(dāng)速度給定大于門檻速度(N_l)時(shí)，則選擇轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式；當(dāng)速度給定小于或等于門檻速度(N_l)，并且實(shí)際速度也小于門檻(N_l)時(shí)，則選擇懸停閉環(huán)控制方式。2、PI參數(shù)互傳環(huán)節(jié)12 :實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和懸停兩種閉環(huán)控制方式切換時(shí)兩個(gè)控制閉環(huán)的PI參數(shù)交換，這樣可以避免工況切換時(shí)的轉(zhuǎn)矩突變，具體實(shí)現(xiàn)方法如下( I)當(dāng)電機(jī)7的速度給定小于N_l，并且實(shí)際速度也小于門檻(N_l)的時(shí)候，從轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式切入懸停閉環(huán)控制方式。此時(shí)控制裝置需要初始化懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)13的控制器參數(shù)初始化目標(biāo)位置取進(jìn)入懸停閉環(huán)控制方式時(shí)，轉(zhuǎn)子的位置值作為懸停閉環(huán)的目標(biāo)位置；初始化轉(zhuǎn)矩環(huán)輸出T_ref2 :取轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)矩輸出作為初始化值。(2)當(dāng)電機(jī)7的速度給定大于1，從懸停閉環(huán)控制方式切入轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式。此時(shí)，控制裝置需要初始化轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)14的控制器參數(shù)初始化PI輸出(T_refl):取懸停閉環(huán)轉(zhuǎn)矩輸出為T_refl初值。3、懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)13 :通過(guò)兩個(gè)PI調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩輸出，具體過(guò)程如下將目標(biāo)位置和轉(zhuǎn)子實(shí)際位置信號(hào)的差值做PI調(diào)節(jié)，產(chǎn)生懸停閉環(huán)控制的速度給定；將此速度給定和實(shí)際速度的差值做PI調(diào)節(jié)即可產(chǎn)生需要的轉(zhuǎn)矩指令。4、轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)14，具體過(guò)程如下將速度給定和實(shí)際速度的差值做PI調(diào)節(jié)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制時(shí)的轉(zhuǎn)矩給定。5、轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)15 :通過(guò)計(jì)數(shù)齒頻率，計(jì)算實(shí)際位置，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下(I)利用硬件中斷對(duì)速度脈沖計(jì)數(shù)，當(dāng)速度方向?yàn)檎较驎r(shí)候，每來(lái)一個(gè)脈沖，將脈沖計(jì)數(shù)器加I ;當(dāng)速度方向?yàn)榉捶较驎r(shí)候，每來(lái)一個(gè)脈沖，將脈沖計(jì)數(shù)器減I ;(2)脈沖計(jì)數(shù)器的門檻值如下設(shè)置土傳感器齒數(shù)*旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。傳感器齒數(shù)由傳感器決定，圈數(shù)可以任意選擇，只要保證傳感器齒數(shù)*旋轉(zhuǎn)圈數(shù)不超過(guò)數(shù)據(jù)表示范圍即可。當(dāng)脈沖計(jì)數(shù)值大于正門檻值，則將計(jì)數(shù)器清O ;當(dāng)脈沖計(jì)數(shù)值小于負(fù)門檻值，也將計(jì)數(shù)器清O。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng) 定向矢量控制過(guò)程具體包括頻率控制環(huán)節(jié)、電流控制環(huán)節(jié)和SVPWM脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)，以上3個(gè)環(huán)節(jié)具體實(shí)現(xiàn)方法如下I、頻率控制環(huán)節(jié)3檢測(cè)電機(jī)7的運(yùn)行速度，轉(zhuǎn)子頻率信號(hào)Wr經(jīng)處理后乘以電機(jī)7的極對(duì)數(shù)Pn，與轉(zhuǎn)差頻率信號(hào)Wsl相加作為定子頻率信號(hào)Ws，
權(quán)利要求
1.一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置，其特征在于，包括速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊(I)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制模塊，所述轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制模塊包括電流控制環(huán)節(jié)(2 )、頻率控制環(huán)節(jié)(3 )和脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)(4 ); 所述速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊(I)分別與電流控制環(huán)節(jié)(2 )和頻率控制環(huán)節(jié)(3 )相連，所述速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊(I)向電流控制環(huán)節(jié)(2 )輸出給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)，所述頻率控制環(huán)節(jié)(3)向速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊(I)輸出轉(zhuǎn)子的頻率信號(hào)； 所述電流控制環(huán)節(jié)(2 )分別與頻率控制環(huán)節(jié)(3 )和脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)(4 )相連，所述電流控制環(huán)節(jié)(2)根據(jù)速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊(I)輸出的給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)和頻率控制環(huán)節(jié)(3)輸出的轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算向脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)(4)輸出勵(lì)磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓； 來(lái)自電機(jī)(7 )的速度脈沖信號(hào)輸入所述頻率控制環(huán)節(jié)(3 )，頻率控制環(huán)節(jié)(3 )與脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)(4)相連，所述脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)(4)根據(jù)電流控制環(huán)節(jié)(2)輸出的勵(lì)磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓，以及頻率控制環(huán)節(jié)(3)輸出的轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)，對(duì)外輸出調(diào)制脈沖信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置，其特征在于，所述速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊(I)包括轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)(11)、PI參數(shù)互傳環(huán)節(jié)(12)、懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(13)、轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(14)、轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)(15)和轉(zhuǎn)矩選擇環(huán)節(jié)(16); 所述轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)(11)分別與懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(13)和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(14)相連，當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)(11)的速度給定大于門檻速度時(shí)，則選擇轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式；當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)(11)的速度給定小于或等于門檻速度，并且實(shí)際速度也小于門檻速度時(shí)，則選擇懸停閉環(huán)控制方式； 所述PI參數(shù)互傳環(huán)節(jié)(12)分別與懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(13)和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(14)相連，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式和懸停閉環(huán)控制方式切換時(shí)兩個(gè)控制閉環(huán)PI參數(shù)的交換； 所述轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)(15)與懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(13)相連，轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)(15)通過(guò)對(duì)齒頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)得到電機(jī)(7)的轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置，并將電機(jī)(7)的轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置信號(hào)輸出至懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(13)； 所述轉(zhuǎn)矩選擇環(huán)節(jié)(16)分別與轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)(11)、懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(13)和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(14)相連，轉(zhuǎn)矩選擇環(huán)節(jié)(16)根據(jù)轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)(11)的輸出信號(hào)，分別選擇懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(13)和轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(14)的輸出信號(hào)作為給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)T。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸停控制裝置，其特征在于所述懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(13)包括位置初始化環(huán)節(jié)(131 )、第三PI環(huán)節(jié)(132)和第四PI環(huán)節(jié)(133)，轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)(15)向第三PI環(huán)節(jié)(132)輸出電機(jī)(7)的轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置信號(hào)，所述第三PI環(huán)節(jié)(132)將位置初始化環(huán)節(jié)(131)輸出的目標(biāo)位置信號(hào)與轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置信號(hào)的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，產(chǎn)生懸停閉環(huán)控制的速度給定；所述第四PI環(huán)節(jié)(133)將所述速度給定和實(shí)際速度的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，產(chǎn)生需要的轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_ref2 ;所述轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(14)包括PI主環(huán)節(jié)(141 )，所述PI主環(huán)節(jié)(141)對(duì)速度給定和實(shí)際速度的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_refl。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置，其特征在于所述轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)(15)包括限幅環(huán)節(jié)(151)和脈沖計(jì)數(shù)環(huán)節(jié)(152)，速度脈沖信號(hào)輸入所述脈沖計(jì)數(shù)環(huán)節(jié)(152)，脈沖計(jì)數(shù)環(huán)節(jié)(152)經(jīng)過(guò)計(jì)算得到轉(zhuǎn)子的位置值，經(jīng)過(guò)限幅環(huán)節(jié)(151)對(duì)外輸出轉(zhuǎn)子的位置值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置，其特征在于所述頻率控制環(huán)節(jié)(3)包括轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)計(jì)算環(huán)節(jié)(31)、轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算環(huán)節(jié)(32)、定子頻率計(jì)算環(huán)節(jié)(33)、積分環(huán)節(jié)(34)和轉(zhuǎn)速計(jì)算環(huán)節(jié)(35),所述轉(zhuǎn)速計(jì)算環(huán)節(jié)(35)檢測(cè)電機(jī)(7)的運(yùn)行速度，得到實(shí)際的轉(zhuǎn)子頻率信號(hào)Wr，實(shí)際的轉(zhuǎn)子頻率信號(hào)Wr與轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算環(huán)節(jié)(32)輸出的轉(zhuǎn)差頻率信號(hào)Wsl相加作為定子頻率信號(hào)Ws，所述積分環(huán)節(jié)(34)對(duì)定子頻率信號(hào)Ws進(jìn)行積分產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)Θ 8，轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)Θ s作為電流控制環(huán)節(jié)(2)和脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)(4)的坐標(biāo)定向角度信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸停控制裝置，其特征在于所述電流控制環(huán)節(jié)(2)包括給定計(jì)算環(huán)節(jié)(21)、第一 PI環(huán)節(jié)(22)、第二 PI環(huán)節(jié)(23)、 α 3-(^變換環(huán)節(jié)(24)和&1^-(1 β變換環(huán)節(jié)(25)，所述給定計(jì)算環(huán)節(jié)(21)將頻率控制環(huán)節(jié)(3)輸出的磁鏈信號(hào)Tr和速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊(I)輸出的給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)變換為M-T坐標(biāo)系下的給定電流信號(hào)im_ref和it_ref ;實(shí)際的電機(jī)電流信號(hào)依次經(jīng)過(guò)abc_ α β變換環(huán)節(jié)(25)和α β-dq變換環(huán)節(jié)(24)進(jìn)而得到實(shí)際的電流信號(hào)im和it ;給定電流信號(hào)和實(shí)際的電流信號(hào)的差值信號(hào)分別經(jīng)過(guò)第一 PI環(huán)節(jié)(22)和第二 PI環(huán)節(jié)(23)進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出勵(lì)磁電壓信號(hào)Usm和轉(zhuǎn)矩電壓信號(hào)Ust。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置，其特征在于所述脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)(4)包括dq-α β反變換環(huán)節(jié)(41)和脈寬調(diào)制環(huán)節(jié)(42)，所述dq-α β反變換環(huán)節(jié)(41)根據(jù)頻率控制環(huán)節(jié)(3)輸出的轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)0S，將電流控制環(huán)節(jié)(2 )輸出的勵(lì)磁電壓信號(hào)Usm和轉(zhuǎn)矩電壓信號(hào)Ust轉(zhuǎn)換為輸入脈寬調(diào)制環(huán)節(jié)(42 )的電壓信號(hào)Usa和Usb，所述脈寬調(diào)制環(huán)節(jié)(42)根據(jù)電壓采樣環(huán)節(jié)(5)輸出的逆變器(6)直流電壓信號(hào)Ud，向逆變器(6)輸出調(diào)制脈沖。
8.一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸停控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 SlO :轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)(15)檢測(cè)速度脈沖信號(hào)，并計(jì)算電機(jī)(7)的轉(zhuǎn)子位置，以及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速； S20 :轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)(11)通過(guò)判斷速度給定和實(shí)際速度，進(jìn)行轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式和懸停閉環(huán)控制方式的選擇，在切換控制方式時(shí)，通過(guò)PI參數(shù)互傳環(huán)節(jié)(12)進(jìn)行兩個(gè)控制閉環(huán)PI參數(shù)的互傳； S30 :懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(13)通過(guò)對(duì)位置信號(hào)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)得到速度給定，再通過(guò)對(duì)速度信號(hào)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)得到需要的轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_ref2 ;轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(14)通過(guò)對(duì)速度信號(hào)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)得到轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_ren ;速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊(I)通過(guò)轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)(11)選擇懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(13)或轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(14)的輸出作為給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)T ； S40 :將速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊(I)輸出的給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)T傳入轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制模塊，通過(guò)對(duì)實(shí)際的勵(lì)磁電流im和轉(zhuǎn)矩電流it進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)得到勵(lì)磁電壓Usm和轉(zhuǎn)矩電壓Ust，并結(jié)合逆變器(6 )的直流電壓進(jìn)行脈沖調(diào)制，供給電機(jī)(7 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂品椒ǎ涮卣髟谟诋?dāng)輸入轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)(11)的速度給定大于門檻速度時(shí)，則選擇轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式；當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)(11)的速度給定小于或等于門檻速度，并且實(shí)際速度也小于門檻速度時(shí)，則選擇懸停閉環(huán)控制方式。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸停控制方法，其特征在于，所述步驟S30中還進(jìn)一步包括以下步驟 轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(14)通過(guò)對(duì)速度給定和實(shí)際速度的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_refl ;懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(13)通過(guò)對(duì)速度信號(hào)進(jìn)行積分計(jì)算得到電機(jī)(7)的實(shí)際位置，實(shí)際位置和給定位置的差值經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)，獲得速度給定，該速度給定和電機(jī)(7)的實(shí)際速度的差值再進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，通過(guò)限幅后轉(zhuǎn)換成為轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_ref2。
11.根據(jù)權(quán)利要求8、9、10中任一權(quán)利要求所述的一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂品椒ǎ涮卣髟谟?，所述步驟SlO中的轉(zhuǎn)子位置計(jì)算過(guò)程還包括以下步驟 5101:轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)(15)檢測(cè)速度脈沖信號(hào)，當(dāng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)為正方向時(shí)，轉(zhuǎn)子的位置值加I ;當(dāng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)為反方向時(shí)，轉(zhuǎn)子的位置值減I ; 5102:對(duì)轉(zhuǎn)子的位置值進(jìn)行限幅，當(dāng)轉(zhuǎn)子的位置值大于上限時(shí)，轉(zhuǎn)子的位置值變?yōu)镺 ;當(dāng)轉(zhuǎn)子的位置值小于下限時(shí)，轉(zhuǎn)子的位置值變?yōu)镺 ; 5103:轉(zhuǎn)子位置計(jì)算環(huán)節(jié)(15)檢測(cè)兩個(gè)速度脈沖信號(hào)之間的時(shí)間差值Λ Τ，則速度脈沖頻率為Fpulse=I/ Δ Τ,通過(guò)公式Wr=Fpulse*pi*2/Gear計(jì)算得到實(shí)際的轉(zhuǎn)子頻率信號(hào)Wr ； 式中，F(xiàn)pulse為速度脈沖頻率，Gear為速度編碼器的齒數(shù)，pi為圓周率，Wr為轉(zhuǎn)子頻率信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂品椒ǎ涮卣髟谟?，所述步驟S20中還具體包括以下步驟 5201:轉(zhuǎn)速/懸停選擇環(huán)節(jié)(11)判斷速度給定和轉(zhuǎn)子的實(shí)際速度，當(dāng)速度給定大于或等于門檻速度N_1時(shí)，選擇轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式；當(dāng)速度給定小于門檻速度N_1時(shí)，結(jié)合轉(zhuǎn)子的實(shí)際速度進(jìn)行判斷，當(dāng)轉(zhuǎn)子的實(shí)際速度大于或等于門檻速度N_1時(shí)，選擇轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式，當(dāng)轉(zhuǎn)子的實(shí)際速度小于門檻速度N_1時(shí)，則選擇懸停閉環(huán)控制方式； 5202:當(dāng)從轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式切換到懸停閉環(huán)控制方式時(shí)，PI參數(shù)互傳環(huán)節(jié)(12)將在轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_refl傳送給懸停閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(13)，作為轉(zhuǎn)矩的初始值；當(dāng)從懸停閉環(huán)控制方式切換到轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制方式時(shí)，PI參數(shù)互傳環(huán)節(jié)(12)將在懸停閉環(huán)控制方式中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)T_ref2傳送給轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制環(huán)節(jié)(14)，作為轉(zhuǎn)矩的初始值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變頻驅(qū)動(dòng)負(fù)載無(wú)位置編碼器懸?？刂蒲b置及其方法，包括速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制模塊，速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊向電流控制環(huán)節(jié)輸出給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)，頻率控制環(huán)節(jié)向速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊輸出轉(zhuǎn)子的頻率信號(hào)；電流控制環(huán)節(jié)根據(jù)速度/懸停聯(lián)動(dòng)控制模塊輸出的給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)和頻率控制環(huán)節(jié)輸出的轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算向脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)輸出勵(lì)磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓；脈沖調(diào)制環(huán)節(jié)根據(jù)電流控制環(huán)節(jié)輸出的勵(lì)磁電壓和轉(zhuǎn)矩電壓，以及頻率控制環(huán)節(jié)輸出的轉(zhuǎn)子磁鏈角度信號(hào)，對(duì)外輸出調(diào)制脈沖信號(hào)。本發(fā)明解決了在變頻驅(qū)動(dòng)提升類負(fù)載無(wú)位置編碼器情況下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的懸停，并實(shí)現(xiàn)速度控制和懸停控制的無(wú)沖擊切換的技術(shù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)H02P27/08GK102739148SQ20121023220
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者劉可安, 周志宇, 尚敬, 楊大成, 梅文慶 申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司