本申請屬于電動機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種使電動機(jī)穩(wěn)定地停止而不至于停止時電動機(jī)軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)或來回擺動的裝置和方法。

背景技術(shù)：

目前使電動機(jī)停止的方法包括：逆變器降頻法、逆變器輸出直流法、以及磁通制動法。

逆變器降頻法是指，當(dāng)使用逆變器驅(qū)動電動機(jī)時，逆變器按一定的斜率降低輸出頻率，使得施加給電動機(jī)的交流電頻率逐漸降低。在此過程中，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向相反，從電動機(jī)的輸入端看，電動機(jī)做負(fù)功，將停止過程中消耗的機(jī)械能量往外回饋，從而實(shí)現(xiàn)電動機(jī)停機(jī)。采用該方法，對于大慣量的負(fù)載或者快速停止的場合，由于負(fù)載的強(qiáng)大慣性，即使輸出頻率接近0hz，電動機(jī)也會旋轉(zhuǎn)而不會立刻停止。

逆變器輸出直流法是指，當(dāng)使用逆變器驅(qū)動電動機(jī)時，為使電動機(jī)快速停止，逆變器向電動機(jī)輸出直流電流。當(dāng)電動機(jī)還在旋轉(zhuǎn)時，向電動機(jī)的定子繞組注入一定幅值的直流，形成直流靜止磁場，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割此靜止磁場而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，從而使電動機(jī)快速停止。采用該方法，能夠加快電動機(jī)的停止，但其制動轉(zhuǎn)矩的大小由于直流磁場強(qiáng)度和定/轉(zhuǎn)子磁場的夾角決定。受制于逆變器的過電流能力和電動機(jī)的耐受能力，施加給電動機(jī)的直流電流是有限的，決定了定子直流磁場強(qiáng)度是受限的。因此，對于慣性很大的運(yùn)動負(fù)載，需要足夠大的定/轉(zhuǎn)子磁場夾角才能產(chǎn)生足夠大的制動力矩。這就意味著在停止過程中，存在轉(zhuǎn)子過沖而后又被拉回的現(xiàn)象，表現(xiàn)為電動機(jī)軸的來回擺動。

磁通制動法是指在增加電動機(jī)定子磁通密度的同時減小頻率。由于磁通的增大，產(chǎn)生更大的制動轉(zhuǎn)矩，加快感應(yīng)電動機(jī)的停止過程。然而也會產(chǎn)生更大的定子勵磁損耗，這部分損耗能量轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致電動機(jī)溫度升高。因此對于頻繁制動的場合，磁通制動的使用受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本申請的一個方面，提供一種使電動機(jī)穩(wěn)定地停止的裝置(下文簡稱電動機(jī)穩(wěn)定停止裝置)，其包括：頻率指令單元，其用于響應(yīng)轉(zhuǎn)速指令，產(chǎn)生使所述電動機(jī)達(dá)到所需轉(zhuǎn)速對應(yīng)的操作頻率；正?？刂频妮S向與角度控制器，其用于在電動機(jī)處于正?？刂颇Ｊ綍r，產(chǎn)生第一q軸電流參考值和第一d軸電流參考值，以及估計出所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈的實(shí)時位置以得到第一同步角度；制動狀態(tài)的軸向與角度控制器，其用于在電動機(jī)處于制動停止模式時，產(chǎn)生第二q軸電流參考值、第二d軸電流參考值、以及第二同步角度；電流參考值選擇單元，其用于在電動機(jī)處于正?？刂颇Ｊ綍r，將所述第一q軸電流參考值和所述第一d軸電流參考值分別作為最終q軸電流參考值和最終d軸電流參考值輸出，還用于在電動機(jī)處于制動停止模式時，將所述第二q軸電流參考值和所述第二d軸電流參考值分別作為所述最終q軸電流參考值和所述最終d軸電流參考值輸出；同步角度選擇單元，其用于在電動機(jī)處于正常控制模式時，將所述第一同步角度作為最終同步角度輸出，還用于在電動機(jī)處于制動停止模式時，將所述第二同步角度作為所述最終同步角度輸出；其中，所述正?？刂颇Ｊ綄?yīng)于電動機(jī)的正常工作期間，以及在接收到電動機(jī)停止命令之后所述操作頻率按設(shè)定斜坡逐漸減小且大于停止頻率的期間；制動停止模式對應(yīng)于操作頻率等于停止頻率以及小于停止頻率的期間。

根據(jù)本申請的另一方面，提供一種使用前述裝置實(shí)現(xiàn)使電動機(jī)穩(wěn)定地停止的方法。

根據(jù)本申請的使電動機(jī)穩(wěn)定地停止的裝置及方法，在停止電動機(jī)時，在停止電動機(jī)之前的第一d軸電流參考值、第一q軸電流參考值、及第一同步角度被設(shè)定為用于電動機(jī)停止的第二d軸電流參考值、第二q軸電流參考值、及第二同步角度的初始值，并且，由正常控制模式轉(zhuǎn)為停止制動模式d、q軸分別使用相同的比例積分控制器，從而，防止了電動機(jī)停止期間的劇烈電流變化和電壓變化，使電動機(jī)平滑地停止，而不會發(fā)生脈動或電動機(jī)反向旋轉(zhuǎn)然后才停止的現(xiàn)象。

附圖說明

圖1為本申請一實(shí)施例的電動機(jī)穩(wěn)定停止裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示實(shí)施例中逆變器的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1所示實(shí)施例中逆變器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1所示實(shí)施例中逆變器的又一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖1所示實(shí)施例中逆變器的再一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖1所示實(shí)施例中逆變器的又另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為圖1所示實(shí)施例中逆變器的再另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本申請一實(shí)施例的電動機(jī)穩(wěn)定停止裝置的功能性框圖示意圖；

圖9為根據(jù)本申請一實(shí)施例的電動機(jī)穩(wěn)定停止方法中，電動機(jī)正常控制和停止時操作頻率、d軸電流參考以及q軸電流參考變化示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對本申請作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1示意性示出了本申請一實(shí)施例的電動機(jī)穩(wěn)定停止裝置100的結(jié)構(gòu)。在本申請一實(shí)施例的電動機(jī)穩(wěn)定停止裝置100中，電動機(jī)的工作涉及兩個模式：正?？刂颇Ｊ胶椭苿油Ｖ鼓Ｊ?。正常控制模式對應(yīng)于電動機(jī)正常工作期間，以及在接收到電動機(jī)停止命令之后使操作頻率按設(shè)定斜坡逐漸減小但大于停止頻率這一期間；制動停止模式對應(yīng)于操作頻率達(dá)到停止頻率以及小于停止頻率這一期間。也即是說，在接收到電動機(jī)停止命令之后，當(dāng)操作頻率f_ref按設(shè)定斜坡逐漸減小且大于停止頻率時，電動機(jī)按正?？刂颇Ｊ竭\(yùn)行；當(dāng)操作頻率f_ref達(dá)到停止頻率以及小于停止頻率時，電動機(jī)按制動停止模式運(yùn)行。

參照圖1，電動機(jī)穩(wěn)定停止裝置100包括三相交流電源18、整流單元19、逆變橋單元20、逆變器22和電動機(jī)21，其中，三相交流電源18經(jīng)過整流單元19，將交流電源轉(zhuǎn)化為直流，再經(jīng)過逆變橋單元20，輸出頻率和幅值可調(diào)電壓信號，進(jìn)而驅(qū)動電動機(jī)21。本申請實(shí)施例提出的使電動機(jī)穩(wěn)定地停止的方法幾乎是在逆變器22中實(shí)現(xiàn)和完成，其通過空間矢量pwm(pulsewidthmodulation，脈沖寬度調(diào)制)單元6(見圖7)，生成特定的脈沖序列控制逆變橋單元20，從而得以實(shí)現(xiàn)使電動機(jī)穩(wěn)定停止。

三相交流電源18提供三相交流電力來驅(qū)動電動機(jī)21。

整流單元19接收由三相交流電源18提供的三相交流電力，并將所接收到的三相交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力。

逆變橋單元20接收整流單元19提供的直流電力，然后通過使用電力開關(guān)裝置響應(yīng)于逆變器22產(chǎn)生的pwm信號，而產(chǎn)生pwm電壓，其為頻率和幅值可調(diào)電壓。

電動機(jī)21通過由逆變橋單元20所提供的pwm電壓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電力(rotationpower)。一種實(shí)施例中，電動機(jī)21可以是感應(yīng)電動機(jī)；另一種實(shí)施例中，電動機(jī)21也可以是永磁同步電動機(jī)。本申請對于電動機(jī)的類型不做限制。

逆變器22用于產(chǎn)生驅(qū)動電動機(jī)21的pwm信號。由于逆變器22是控制電動機(jī)21穩(wěn)定停止的重要因素，因此下文將會對其予以更加詳細(xì)的描述。

實(shí)施例1：

如圖2所示，本實(shí)施例的電動機(jī)穩(wěn)定停止裝置中的逆變器22可以包括：頻率指令單元1、正?？刂频妮S向與角度控制器a、制動狀態(tài)的軸向與角度控制器b、電流參考值選擇單元15和同步角度選擇單元17。

頻率指令單元1用于響應(yīng)轉(zhuǎn)速指令，產(chǎn)生使電動機(jī)達(dá)到所需轉(zhuǎn)速對應(yīng)的操作頻率f_ref。

正?？刂频妮S向與角度控制器a用于在電動機(jī)處于正?？刂颇Ｊ綍r，產(chǎn)生第一q軸電流參考值iq_ref1和第一d軸電流參考值id_ref1，以及估計出電動機(jī)21的轉(zhuǎn)子磁鏈的實(shí)時位置以得到第一同步角度theta_fed。具體地，正?？刂频妮S向與角度控制器a可以包括速度pi控制器和正?？刂芼軸電流發(fā)生器，其中，速度pi控制器用于在電動機(jī)處于正常控制模式時，產(chǎn)生與負(fù)載匹配的第一q軸電流參考值iq_ref1；正?？刂芼軸電流發(fā)生器用于在電動機(jī)處于正常控制模式時，產(chǎn)生磁通控制電流的第一d軸電流參考值id_ref1。這里d、q軸是坐標(biāo)軸，是為了能夠得到類似直流電機(jī)的控制特性，在電機(jī)轉(zhuǎn)子上建立了一個坐標(biāo)系，此坐標(biāo)系與轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動，取轉(zhuǎn)子磁場方向?yàn)閐軸，垂直于轉(zhuǎn)子磁場方向?yàn)閝軸，將電極的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換到此坐標(biāo)系下，可實(shí)現(xiàn)d軸和q軸的解耦，從而得到良好控制特性。

制動狀態(tài)的軸向與角度控制器b用于在電動機(jī)處于制動停止模式時，產(chǎn)生第二q軸電流參考值iq_ref2、第二d軸電流參考值id_ref2、以及第二同步角度theta_ref。具體地，制動狀態(tài)的軸向與角度控制器可以包括制動q軸電流發(fā)生器、制動d軸電流發(fā)生器和制動角度積分器。其中，制動q軸電流發(fā)生器用于在電動機(jī)處于制動停止模式時，產(chǎn)生第二q軸電流參考值iq_ref2；制動d軸電流發(fā)生器用于在電動機(jī)處于制動停止模式時，產(chǎn)生第二d軸電流參考值id_ref2；制動角度積分器用于在電動機(jī)處于制動停止模式時，對操作頻率進(jìn)行積分，產(chǎn)生第二同步角度theta_ref。

電流參考值選擇單元15用于在電動機(jī)處于正?？刂颇Ｊ綍r，將第一q軸電流參考值和第一d軸電流參考值分別作為最終q軸電流參考值iq_ref和最終d軸電流參考值id_ref輸出，還用于在電動機(jī)處于制動停止模式時，將第二q軸電流參考值和第二d軸電流參考值分別作為最終q軸電流參考值和最終d軸電流參考值輸出。

同步角度選擇單元17用于在電動機(jī)處于正?？刂颇Ｊ綍r，將第一同步角度作為最終同步角度theta_e輸出，還用于在電動機(jī)處于制動停止模式時，將第二同步角度作為最終同步角度輸出。

根據(jù)本實(shí)施例可知，在停止電動機(jī)時，在停止電動機(jī)之前的第一d軸電流參考值、第一q軸電流參考值、及第一同步角度被設(shè)定為用于電動機(jī)停止的第二d軸電流參考值、第二q軸電流參考值、及第二同步角度的初始值，并且，由正?？刂颇Ｊ睫D(zhuǎn)為停止制動模式d、q軸分別使用相同的比例積分控制器，從而，防止了電動機(jī)停止期間的劇烈電流變化和電壓變化，使電動機(jī)平滑地停止，而不會發(fā)生脈動或電動機(jī)反向旋轉(zhuǎn)然后才停止的現(xiàn)象。

實(shí)施例2：

如圖3所示，本實(shí)施例的電動機(jī)穩(wěn)定停止裝置中的逆變器22除了包括實(shí)施例1的頻率指令單元1、正?？刂频妮S向與角度控制器a、制動狀態(tài)的軸向與角度控制器b、電流參考值選擇單元15和同步角度選擇單元17之外，還包括q軸電流pi控制器4、d軸電流pi控制器5和空間矢量脈寬調(diào)制單元6。其中，q軸電流pi控制器4用于依據(jù)最終q軸電流參考值，產(chǎn)生q軸電壓參考值uq_ref；d軸電流pi控制器5用于依據(jù)最終d軸電流參考值，產(chǎn)生d軸電壓參考值ud_ref；空間矢量脈寬調(diào)制單元6用于根據(jù)q軸電壓參考值、d軸電壓參考值以及最終同步角度，產(chǎn)生提供給用于驅(qū)動電動機(jī)的逆變器單元20的驅(qū)動脈沖序列、以及用于磁鏈觀測的兩相靜止坐標(biāo)系參考電壓u_alfa和u_beta。

實(shí)施例3：

如圖4所示，本實(shí)施例的電動機(jī)穩(wěn)定停止裝置中的逆變器22除了包括實(shí)施例2的相應(yīng)組件外，還包括轉(zhuǎn)子磁鏈角度觀測和速度估計單元8，其用于根據(jù)兩相靜止坐標(biāo)系參考電壓和兩相靜止坐標(biāo)系下的電流i_alfa、i_beta，推定電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈的實(shí)時位置和電動機(jī)的機(jī)械軸實(shí)時頻率f_fed，其中，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈的實(shí)時位置包括第一同步角度，機(jī)械軸實(shí)時頻率被反饋以與操作頻率形成轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。

實(shí)施例4：

如圖5所示，本實(shí)施例的電動機(jī)穩(wěn)定停止裝置中的逆變器22除了包括實(shí)施例3的相應(yīng)組件外，還包括：三相-兩相變換單元7，其用于將采樣到的電動機(jī)21的電流ias、ibs轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系下的電流i_alfa、i_beta，然后將該電流提供至轉(zhuǎn)子磁鏈角度觀測和速度估計單元8。

實(shí)施例5：

如圖6所示，本實(shí)施例的電動機(jī)穩(wěn)定停止裝置中的逆變器22除了包括前述實(shí)施例的相應(yīng)組件外，還包括：制動q軸初始值設(shè)定單元10、制動d軸初始值設(shè)定單元11和角度積分器初始值設(shè)定單元16。其中，制動q軸初始值設(shè)定單元10用于在電動機(jī)處于制動停止模式時，將第一q軸電流參考值設(shè)定為制動q軸電流發(fā)生器的初始值；制動d軸初始值設(shè)定單元11用于在電動機(jī)處于制動停止模式時，將第一d軸電流參考值設(shè)定為制動d軸電流發(fā)生器的初始值；角度積分器初始值設(shè)定單元16用于在電動機(jī)處于制動停止模式時，將第一同步角度設(shè)定為制動角度積分器的初始值。

實(shí)施例6：

如圖7所示，本實(shí)施例的電動機(jī)穩(wěn)定停止裝置中的逆變器22除了包括前述實(shí)施例的相應(yīng)組件外，還包括：旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換單元9，其用于根據(jù)最終同步角度，將兩相靜止坐標(biāo)系下的電流轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流id_fed、iq_fed，進(jìn)而與最終d軸電流參考值及最終q軸電流參考值形成電流閉環(huán)控制。

基于上述各實(shí)施例，本申請還相應(yīng)地提供一種電動機(jī)穩(wěn)定停止方法，該方法包括：

提供頻率指令單元以響應(yīng)響應(yīng)轉(zhuǎn)速指令，產(chǎn)生使電動機(jī)達(dá)到所需轉(zhuǎn)速對應(yīng)的操作頻率f_ref；

當(dāng)電動機(jī)處于正常控制模式時，產(chǎn)生第一q軸電流參考值iq_ref1和第一d軸電流參考值id_ref1，以及估計出電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈的實(shí)時位置以得到第一同步角度theta_fed，并將第一q軸電流參考值和第一d軸電流參考值分別作為最終q軸電流參考值iq_ref和最終d軸電流參考值id_ref輸出，將第一同步角度作為最終同步角度theta_e輸出；

當(dāng)電動機(jī)處于制動停止模式時，產(chǎn)生第二q軸電流參考值iq_ref2、第二d軸電流參考值id_ref2、以及第二同步角度theta_ref，并將第二q軸電流參考值和第二d軸電流參考值分別作為最終q軸電流參考值和最終d軸電流參考值輸出，將第二同步角度作為最終同步角度輸出。

在另一實(shí)施例中，該方法還可以進(jìn)一步包括：

依據(jù)最終q軸電流參考值，產(chǎn)生q軸電壓參考值uq_ref；

依據(jù)最終d軸電流參考值，產(chǎn)生d軸電壓參考值ud_ref；

根據(jù)q軸電壓參考值、d軸電壓參考值以及最終同步角度，產(chǎn)生提供給用于驅(qū)動電動機(jī)的逆變器單元20的驅(qū)動脈沖序列、以及用于磁鏈觀測的兩相靜止坐標(biāo)系參考電壓u_alfa，u_beta。

在又一實(shí)施例中，該方法還可以進(jìn)一步包括：根據(jù)兩相靜止坐標(biāo)系參考電壓和兩相靜止坐標(biāo)系下的電流i_alfa、i_beta，推定電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈的實(shí)時位置和電動機(jī)的機(jī)械軸實(shí)時頻率f_fed，實(shí)時位置包括第一同步角度，機(jī)械軸實(shí)時頻率被反饋以與操作頻率形成轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。

在另又一實(shí)施例中，該方法還可以進(jìn)一步包括：將采樣到的電動機(jī)的電流ias、ibs轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系下的電流。

在又再一實(shí)施例中，該方法還可以進(jìn)一步包括：在電動機(jī)處于制動停止模式時，將第一q軸電流參考值設(shè)定為制動q軸電流發(fā)生器的初始值，將第一d軸電流參考值設(shè)定為制動d軸電流發(fā)生器的初始值，將第一同步角度設(shè)定為制動角度積分器的初始值。

在還另一實(shí)施例中，該方法還可以進(jìn)一步包括：根據(jù)最終同步角度，將兩相靜止坐標(biāo)系下的電流轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流id_fed、iq_fed，進(jìn)而與最終d軸電流參考值及最終q軸電流參考值形成電流閉環(huán)控制。

以下通過一實(shí)例詳細(xì)描述具有上述構(gòu)造的電動機(jī)穩(wěn)定停止裝置。在該實(shí)例中逆變器22可以包括頻率指令單元1、速度pi控制器2、正?？刂芼軸電流發(fā)生器3、q軸電流pi控制器4、d軸電流pi控制器5、空間矢量pwm單元6、三相-兩相變換單元7、轉(zhuǎn)子磁鏈角度觀測和速度估計單元8、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換單元9、制動q軸初始值設(shè)定單元10、制動d軸初始值設(shè)定單元11、制動q軸電流發(fā)生器12、制動d軸電流發(fā)生器13、制動角度積分器14、電流參考值選擇單元15、角度積分器初始值設(shè)定單元16、以及同步角度選擇單元17。

頻率指令單元1的作用是響應(yīng)轉(zhuǎn)速指令，產(chǎn)生使電動機(jī)達(dá)到所需轉(zhuǎn)速對應(yīng)的操作頻率f_ref。

速度pi控制器2用于在正?？刂颇Ｊ较?即操作頻率達(dá)到停止頻率之前)，產(chǎn)生與負(fù)載匹配的第一q軸電流參考值iq_ref1。

正常控制d軸電流發(fā)生器3用于在正?？刂颇Ｊ较?即操作頻率達(dá)到停止頻率之前)，產(chǎn)生磁通控制電流第一d軸電流參考值id_ref1。

q軸電流pi控制器4用于產(chǎn)生q軸電壓參考值uq_ref。

d軸電流pi控制器5用于產(chǎn)生d軸電壓參考值ud_ref。

空間矢量pwm單元6用于根據(jù)ud_ref、uq_ref以及最終同步角度theta_e，產(chǎn)生提供到驅(qū)動器單元20的驅(qū)動脈沖序列、以及用于磁鏈觀測的兩相靜止坐標(biāo)系參考電壓u_alfa和u_beta。

三相-兩相變換單元7用于將采樣到的電動機(jī)21的電流ias和ibs轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系下的電流i_alfa和i_beta。

旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換單元9用于根據(jù)最終同步角度theta_e，將兩相靜止坐標(biāo)系下的電流i_alfa和i_beta轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流id_fed和iq_fed，進(jìn)而與最終d軸電流參考值id_ref、以及最終q軸電流參考值iq_ref形成電流閉環(huán)控制。

轉(zhuǎn)子磁鏈角度觀測和速度估計單元8用于根據(jù)兩相靜止坐標(biāo)系參考電壓u_alfa、u_beta和兩相靜止坐標(biāo)系下的電流i_alfa、i_beta，推定電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈的實(shí)時位置，也即第一同步角度theta_fed和電動機(jī)機(jī)械軸的實(shí)時頻率f_fed。電動機(jī)軸的實(shí)時頻率f_fed與操作頻率f_ref形成轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。

制動q軸初始值設(shè)定單元10，用于在電動機(jī)由正?？刂颇Ｊ睫D(zhuǎn)為制動停止模式時，將第一q軸電流參考值iq_ref1設(shè)定為制動q軸電流發(fā)生器12的初始值，例如其積分初始值；

制動d軸初始值設(shè)定單元11用于在電動機(jī)由正?？刂颇Ｊ睫D(zhuǎn)為制動停止模式時，將第一d軸電流參考值id_ref1設(shè)定為制動d軸電流發(fā)生器13的初始值，例如其積分初始值。

制動q軸電流發(fā)生器12用于在電動機(jī)處于制動停止模式中，產(chǎn)生第二q軸電流參考值iq_ref2。

制動d軸電流發(fā)生器13用于在電動機(jī)處于制動停止模式中，產(chǎn)生第二d軸電流參考值id_ref2。

制動角度積分器14用于在電動機(jī)處于制動停止模式中，對操作頻率f_ref積分，產(chǎn)生第二同步角度theta_ref；

電流參考值選擇單元15用于電動機(jī)處于正?？刂颇Ｊ綍r，最終d軸電流參考值選擇第一d軸電流參考值id_ref1，最終q軸電流參考值選擇第一q軸電流參考值iq_ref1，而在電動機(jī)處于制動停止模式時，最終d軸電流參考值選擇第二d軸電流參考值id_ref2，最終q軸電流參考值選擇第二q軸電流參考值iq_ref2。

角度積分器初始值設(shè)定單元16用于在電動機(jī)由正?？刂颇Ｊ睫D(zhuǎn)為制動停止模式時，將第一同步角度theta_fed設(shè)定為制動角度積分器14的初始值。

同步角度選擇單元17用于在電動機(jī)處于正?？刂颇Ｊ綍r，最終同步角度theta_e選擇第一同步角度theta_fed，而在電動機(jī)處于制動停止模式時，最終同步角度theta_e選擇第二同步角度theta_ref。

根據(jù)本申請的實(shí)施例，在停止電動機(jī)之前(對應(yīng)正?？刂颇Ｊ?所輸出的第一d軸電流參考值id_ref1，第一q軸電流參考值iq_ref1，第一同步角度theta_fed，在停止電動機(jī)時(對應(yīng)制動停止模式)，被設(shè)定為用于電動機(jī)停止的第二d軸電流參考值id_ref2，第二q軸電流參考值iq_ref2，第二同步角度theta_ref的初始值。并且，由正?？刂颇Ｊ睫D(zhuǎn)入停止制動模式時d、q軸使用相同的pi控制器(proportionalintegralcontroller，比例積分控制器)。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，防止了電動機(jī)停止期間的劇烈電流變化和電壓變化，從而使電動機(jī)平滑地停止，而不會發(fā)生脈動或電動機(jī)反向旋轉(zhuǎn)然后才停止的現(xiàn)象。

圖9示出了使用本申請一實(shí)施例的電動機(jī)穩(wěn)定停止裝置實(shí)現(xiàn)的使電動機(jī)穩(wěn)定地停止的方法中，電動機(jī)正?？刂坪屯Ｖ箷r操作頻率、d軸電流參考以及q軸電流參考變化的視圖。

對于圖8所示本申請一實(shí)施例的使電動機(jī)穩(wěn)定地停止的裝置，結(jié)合圖9可以看出：t2時刻以前電動機(jī)處于正常控制模式，t2時刻及其之后電動機(jī)處于制動停止模式。其中，在t1(對應(yīng)接收到電動機(jī)停止命令)至t2(對應(yīng)操作頻率等于停止頻率)時刻，逆變器22仍然是按正常控制模式運(yùn)行，只是操作頻率按設(shè)定的斜率逐漸降低，因此，t1-t2階段實(shí)際為采用降頻法。

具體地，在0-t1時刻，電動機(jī)21正常工作，頻率指令單元1輸出使電動機(jī)達(dá)到所需轉(zhuǎn)速對應(yīng)的操作頻率f_ref，此時f_ref＝f_run，速度pi控制器2和正常控制d軸電流發(fā)生器3分別產(chǎn)生第一q軸電流參考值iq_ref1和第一d軸電流參考值id_ref1，電流參考值選擇單元15選擇輸出的是第一q軸電流參考值iq_ref1和第一d軸電流參考值id_ref1，同步角度選擇單元17選擇輸出的是第一同步角度theta_fed；

在t1時刻以及t1-t2時刻，如前述，逆變器22仍然是按正常控制模式運(yùn)行，最終的d、q軸電流參考值以及最終同步角度分別為第一d軸、q軸電流參考值和第一同步角度。

在t2時刻，操作頻率到達(dá)停止頻率時，即f_ref＝f_stop，制動q軸初始值設(shè)定單元10將第一q軸電流參考值iq_ref1設(shè)定為制動q軸電流發(fā)生器12的初始值，制動d軸初始值設(shè)定單元11將第一d軸電流參考值id_ref1設(shè)定為制動d軸電流發(fā)生器13的初始值，角度積分器初始值設(shè)定單元16將第一同步角度設(shè)定為制動角度積分器14的初始值；在t2時刻之后，制動q軸電流發(fā)生器12產(chǎn)生第二q軸電流參考值iq_ref2，制動d軸電流發(fā)生器13產(chǎn)生第二d軸電流參考值id_ref2，制動角度積分器14產(chǎn)生第二同步角度theta_ref；電流參考值選擇單元15選擇輸出的是第二q軸電流參考值iq_ref2和第二d軸電流參考值id_ref2，同步角度選擇單元17選擇輸出的是第二同步角度theta_ref，因此當(dāng)操作頻率小于停止頻率后，逆變器22形成電流閉環(huán)、頻率開環(huán)的i/f控制系統(tǒng)，而操作頻率并非直接歸零，而是按更小的斜率逐漸下降，以保證電流控制的良好的跟隨性，所以能夠?qū)崿F(xiàn)從正?？刂颇Ｊ降街苿油Ｖ鼓Ｊ降钠交袚Q，電壓、電流無劇烈抖動。

下面結(jié)合圖8和圖9，描述了在本申請一實(shí)施例的采用前述裝置使電動機(jī)穩(wěn)定地停止的方法中，電動機(jī)按正?？刂颇Ｊ街赁D(zhuǎn)變?yōu)榘粗苿油Ｖ鼓Ｊ竭\(yùn)行至停止的過程。

在停止頻率之前(即圖9中t1時刻之前的階段)，電流參考值選擇單元15選擇第一d軸電流參考值id_ref1和第一q軸電流參考值iq_ref1，即最終d軸電流參考值選擇第一d軸電流參考值id_ref1，最終q軸電流參考值選擇第一q軸電流參考值iq_ref1；同步角度選擇單元17選擇第一同步角度theta_fed，即最終同步角度theta_e選擇第一同步角度theta_fed。因此，形成電流閉環(huán)控制為內(nèi)環(huán)、頻率閉環(huán)控制為外環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。驅(qū)動電動機(jī)21穩(wěn)定運(yùn)行于操作頻率，并自動適應(yīng)負(fù)載的變化。在該階段，操作頻率大小為f_run，d軸電流大小為id_a，q軸電流大小為iq_a。其中，f_run為設(shè)定的運(yùn)行頻率，id_a為電動機(jī)的空載激磁電流。對于永磁同步電動機(jī)，id_a可以為0，iq_a為電動機(jī)穩(wěn)速運(yùn)行期間與負(fù)載自動適配的力矩電流。

對照圖9中的t1時刻，逆變器22得到停機(jī)命令，操作頻率以設(shè)定的斜坡，逐漸減小，控制電動機(jī)頻率和轉(zhuǎn)速逐漸減小，并在t2時刻減小至停止頻率f_stop，優(yōu)選地f_stop可以設(shè)定為3hz。

此時(對應(yīng)t2時刻)，制動d軸初始值設(shè)定單元11將第一d軸電流參考值id_ref1的值id_a設(shè)定為制動d軸電流發(fā)生器13的初始值，將第一q軸電流參考值id_ref1的值iq_a設(shè)定為制動q軸電流發(fā)生器12的初始值；制動q軸初始值設(shè)定單元10將第一q軸電流參考值iq_ref1設(shè)定為制動q軸電流發(fā)生器12的初始值；角度積分器初始值設(shè)定單元16將第一同步角度theta_fed的值設(shè)定為制動角度積分器14的初始值。制動d軸電流發(fā)生器13產(chǎn)生第二d軸電流參考值id_ref2；制動q軸電流發(fā)生器12產(chǎn)生第二q軸電流參考值iq_ref2；制動角度積分器14對操作頻率f_ref積分，產(chǎn)生第二同步角度theta_ref。因此，電流和角度都不會發(fā)生突變，避免了輸出電流和輸出電壓的突變，能夠?qū)崿F(xiàn)從正常控制到制動停止的平滑切換，電流、電壓無劇烈抖動。

在電動機(jī)處于制動停止模式時，電流參考值選擇單元15選擇第二d軸電流參考值id_ref2和第二q軸電流參考值iq_ref2，即最終d軸電流參考值選擇第二d軸電流參考值id_ref2，最終q軸電流參考值選擇第二q軸電流參考值iq_ref2；同步角度選擇單元17選擇第二同步角度theta_ref，即最終同步角度theta_e選擇第二同步角度theta_ref。因此，當(dāng)操作頻率小于停止頻率以后(即自t2時刻之后)，逆變器22形成電流閉環(huán)、頻率開環(huán)的i/f(電流/頻率)控制系統(tǒng)。

在t2時刻之后，逆變器22轉(zhuǎn)入停止制動模式，操作頻率按更小的斜率逐漸下降，以保證電流控制的良好的跟隨性。制動d軸電流發(fā)生器13從其初始值id_a開始，保持不變，以維持激磁電流的穩(wěn)定；制動q軸電流發(fā)生器12從其初始值iq_a開始，按固定斜率，逐漸增大，并在t3時刻達(dá)到iq_b，優(yōu)選地

其中，imotor為電動機(jī)額定電流，iinverter_max為逆變器允許的最大電流；第二同步角度theta_ref從其初始值開始，對操作頻率f_ref進(jìn)行積分運(yùn)算，用于空間矢量pwm單元6產(chǎn)生逆變橋單元20的驅(qū)動脈沖序列，以及旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換單元9得到用于電流閉環(huán)控制的反饋電流id_fed和iq_fed。

在t2至t3時刻，逆變器22以足夠大的輸出電流，控制電動機(jī)逐漸降低轉(zhuǎn)速，由于輸出電流可以達(dá)到2倍電動機(jī)額定電流或者逆變器允許的最大電流，因此，即使對于大慣量的負(fù)載，或者是急速停止的工況，也可以輸出足夠力矩使電動機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定降低至操作頻率，并大幅度地消耗電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)動能。

由于在t2至t3時刻電動機(jī)的動能已被大幅度消耗。制動q軸電流發(fā)生器12從iq_b開始，按固定斜率，逐漸減小，并在t4時刻達(dá)到iq_c，優(yōu)選地

其中，idc＝(0.5～1.0)×min{imotor,iinverter}，iinverter為逆變器的額定電流。從而，避免了長時間輸出大電流引起的逆變器過熱。同時，操作頻率f_ref減小至0，第二同步角度theta_ref是對做f_ref積分運(yùn)算得到，因此，theta_ref保持不變。

因此，自t4時刻開始，逆變器22對電動機(jī)輸出直流電流，其大小為idc。

自t4時刻開始，到t5時刻為止，逆變器22轉(zhuǎn)入直流制動模式，以消耗電動機(jī)剩余的較小的動能，以使電動機(jī)能夠穩(wěn)定停止，而不至于電動機(jī)停止后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)或來回擺動。優(yōu)選地，t4至t5時刻，可以為幾百毫秒到幾秒之間，根據(jù)負(fù)載慣量的不同而定，慣量越大，時間越長，慣量越小，時間越短。

至t5時刻，逆變器22關(guān)閉對逆變橋單元20的驅(qū)動脈沖序列，停止制動過程完成。

可見，依照本申請實(shí)施例的電動機(jī)穩(wěn)定停止裝置及其涉及的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)從正?？刂频街苿油Ｖ沟钠交袚Q，即使針對快速停止或者大慣量的負(fù)載，亦可做到穩(wěn)定地停止，而不至于電動機(jī)停止后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)或者來回擺動，同時整個停止過程電流、電壓變化平滑，無劇烈抖動。并且，采用本申請實(shí)施例提供的電動機(jī)停止方法，只需在正?？刂葡到y(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加若干能實(shí)現(xiàn)前述功能的軟件模塊即可實(shí)現(xiàn)使電動機(jī)穩(wěn)定地停止，便于工程化實(shí)現(xiàn)，無需增加硬件成本。

以上應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明進(jìn)行闡述，只是用于幫助理解本發(fā)明并不用以限制本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，可以對上述具體實(shí)施方式進(jìn)行變化。