一種水泵用六相無刷直流電機(jī)及其分?jǐn)?shù)階pi轉(zhuǎn)速控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種水泵用六相無刷直流電機(jī)的分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器，包括用于根據(jù)水泵用六相無刷直流電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速以及實測轉(zhuǎn)速得到轉(zhuǎn)速偏差的第一加法器、用于調(diào)整分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的比例參數(shù)的比例控制模塊、用于調(diào)整分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的積分參數(shù)的積分控制模塊、用于確定分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的積分階次的零極點增益模塊以及第二加法器。本實用新型不僅能夠通過改變比例參數(shù)和積分參數(shù)來調(diào)整輸出控制量，還能夠改變分?jǐn)?shù)階的階次來調(diào)整控制精度，控制精度高；且由于分?jǐn)?shù)階控制屬于非線性控制，相比普通PI控制更能滿足水泵用六相無刷直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)的控制需求。本實用新型還提供了一種包括上述分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的水泵用六相無刷直流電機(jī)。
【專利說明】
-種水累用六相無刷直流電機(jī)及其分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型設(shè)及電機(jī)轉(zhuǎn)速控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種水累用六相無刷直流電 機(jī)及其分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展，水累用六相無刷直流電機(jī)越來越多地應(yīng)用到生產(chǎn)生活 中來，而如今由于工業(yè)生產(chǎn)需求的不斷提升，人們對水累用六相無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制 的控制精度提出了更高的要求。
[0003] 目前，水累用六相無刷直流電機(jī)的采用的是普通PI控制器來對轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，具 有結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)等優(yōu)點。但是，由于PI控制是一種線性控制，而水累用六相無刷直流 電機(jī)具有非線性的特點，需要控制的參數(shù)很多，PI控制器對轉(zhuǎn)速的控制無法達(dá)到要求，控制 精度低。
[0004] 因此，如何提供一種控制精度高的水累用六相無刷直流電機(jī)及其分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控 制器是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的問題。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型的目的是提供一種水累用六相無刷直流電機(jī)及其分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制 器，不僅能夠通過改變比例參數(shù)和積分參數(shù)來調(diào)整輸出控制量，還能夠改變分?jǐn)?shù)階的階次 來調(diào)整控制精度，控制精度高。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種水累用六相無刷直流電機(jī)的分?jǐn)?shù)階 PI轉(zhuǎn)速控制器，包括用于根據(jù)所述水累用六相無刷直流電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速W及實測轉(zhuǎn)速得到 轉(zhuǎn)速偏差的第一加法器、用于調(diào)整所述分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的比例參數(shù)的比例控制模塊、 用于調(diào)整所述分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的積分參數(shù)的積分控制模塊、用于確定所述分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn) 速控制器的積分階次的零極點增益模塊W及第二加法器;其中：
[0007] 所述第一加法器的正輸入端為所述分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的給定轉(zhuǎn)速輸入端，所述 第一加法器的負(fù)輸入端為所述分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的實測轉(zhuǎn)速輸入端;所述第一加法器的 輸出端分別與所述比例控制模塊的輸入端W及所述積分控制模塊的輸入端相連；
[000引所述積分控制模塊的輸出端與所述零極點增益模塊的輸入端相連；
[0009]所述第二加法器的正輸入端與所述比例控制模塊的輸出端相連;所述第二加法器 的負(fù)輸入端與所述零極點增益模塊的輸出端相連，所述第二加法器的輸出端作為所述分?jǐn)?shù) 階PI轉(zhuǎn)速控制器的輸出端。
[0010] 優(yōu)選地，還包括；
[0011] 用于對所述分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的輸出控制量進(jìn)行微調(diào)的傳遞函數(shù)模塊，所述傳 遞函數(shù)模塊的輸入端與所述零極點增益模塊的輸出端相連，所述傳遞函數(shù)模塊的輸出端與 所述第二加法器的負(fù)輸入端相連。
[0012] 優(yōu)選地，所述比例控制模塊與所述積分控制模塊為乘法器。
[0013] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型還提供了一種水累用六相無刷直流電機(jī)，包括 W上任一項所述的分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器。
[0014] 本實用新型提供了一種水累用六相無刷直流電機(jī)及其分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器，與普 通PI控制在整數(shù)階的層面上僅通過比例參數(shù)W及積分參數(shù)進(jìn)行控制相比，本實用新型提供 的分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器是在分?jǐn)?shù)階次的層面上對輸出控制量進(jìn)行調(diào)整，即本實用新型不僅 能夠通過改變比例參數(shù)和積分參數(shù)來調(diào)整輸出控制量，還能夠改變分?jǐn)?shù)階的階次來調(diào)整控 制精度，本實用新型中通過零極點增益模塊能夠得出使輸出控制量精度最高的積分階次， 從而提高了控制精度;另外，由于在分?jǐn)?shù)階次的層面上進(jìn)行控制屬于非線性控制，相比普通 PI控制更能滿足水累用六相無刷直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)的控制需求。
【附圖說明】
[0015] 為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對現(xiàn)有技術(shù)和實施例 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的 一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W根據(jù)運(yùn) 些附圖獲得其他的附圖。
[0016] 圖1為本實用新型提供的一種水累用六相無刷直流電機(jī)的分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的 結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2為本實用新型提供的一種水累用六相無刷直流電機(jī)的分?jǐn)?shù)階PI調(diào)速系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3為本實用新型提供的一種水累用六相無刷直流電機(jī)的分?jǐn)?shù)階PI調(diào)速系統(tǒng)的仿 真模型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 其中，圖3中：
[0020] speed-Fpi-分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器、Reference Current-參考電流模塊，IGBT inv&rter-逆變器模塊、dianjizhuti-電機(jī)主體模塊。
【具體實施方式】
[0021] 本實用新型的核屯、是提供一種水累用六相無刷直流電機(jī)及其分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制 器，不僅能夠通過改變比例參數(shù)和積分參數(shù)來調(diào)整輸出控制量，還能夠改變分?jǐn)?shù)階的階次 來調(diào)整控制精度，控制精度高。
[0022] 為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新 型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描 述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤?例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于 本實用新型保護(hù)的范圍。
[0023] 本實用新型提供了一種水累用六相無刷直流電機(jī)的分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器，參見圖 1所示，圖1為本實用新型提供的一種水累用六相無刷直流電機(jī)的分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0024] 該分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器包括用于根據(jù)水累用六相無刷直流電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速W及 實測轉(zhuǎn)速得到轉(zhuǎn)速偏差的第一加法器11、用于調(diào)整分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的比例參數(shù)的比例 控制模塊12、用于調(diào)整分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的積分參數(shù)的積分控制模塊13、用于確定分?jǐn)?shù) 階PI轉(zhuǎn)速控制器的積分階次的零極點增益模塊H(Zero-POle)W及第二加法器15;其中：
[0025] 第一加法器11的正輸入端為分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的給定轉(zhuǎn)速輸入端，第一加法器 11的負(fù)輸入端為分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的實測轉(zhuǎn)速輸入端;第一加法器11的輸出端分別與比 例控制模塊12的輸入端W及積分控制模塊13的輸入端相連；
[0026] 積分控制模塊13的輸出端與零極點增益模塊14的輸入端相連；
[0027] 第二加法器15的正輸入端與比例控制模塊12的輸出端相連;第二加法器15的負(fù)輸 入端與零極點增益模塊14的輸出端相連，第二加法器15的輸出端作為分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器 的輸出端。
[00%]可W理解的是，分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器與整數(shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的控制理論相似，均 是通過給定轉(zhuǎn)速和實測轉(zhuǎn)速的差值來進(jìn)行調(diào)節(jié)的，是一種有差調(diào)節(jié)，即運(yùn)兩種控制器均是 W轉(zhuǎn)速誤差e(t)作為變量的。只是分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器可W設(shè)置的參數(shù)更多。其中，分?jǐn)?shù)階 PI轉(zhuǎn)速控制關(guān)系式為：
[0029]
[0030] Ut為分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的輸出控制量，Kp為比例參數(shù)，Ki為積分參數(shù)，0為積分階 次。
[0031] 另外，通過實驗可知，與普通PI控制相比，本實用新型提供的分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制能 夠更早達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)且超調(diào)量更小。
[0032] 其中，零極點增益模塊14在確定積分階次即寸，需要將^ ((6￡[0.1,0.9]，步長為 0.1，誤差為3化)的逼近關(guān)系式分別輸入零極點增益模塊14,然后通過在相同的條件下比較 輸出結(jié)果的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的波形，選擇控制精度最高的輸出結(jié)果所對應(yīng)的階次作為分?jǐn)?shù)階PI 轉(zhuǎn)速控制器的積分階次。例如，e可W為0.8,當(dāng)然，工作人員可根據(jù)實際實驗結(jié)果得出如勺具 體數(shù)值，本實用新型對此不作特別限定。
[0033] 其中，逼近關(guān)系式為：
[0034]
[0035]
[0036]
[0037]
[00；3 引
[0039]
[0040]
[0041]
[0042]
[0043] 作為優(yōu)選地，該分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器還包括：
[0044] 用于對分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的輸出控制量進(jìn)行微調(diào)的傳遞函數(shù)模塊16(Transfer Fcn)，傳遞函數(shù)模塊16的輸入端與零極點增益模塊14的輸出端相連，傳遞函數(shù)模塊16的輸 出端與第二加法器15的負(fù)輸入端相連。
[0045] 可W理解的是，通過傳遞函數(shù)模塊16對零極點增益模塊14的輸出結(jié)果進(jìn)行微調(diào)， 能夠?qū)π盘栠M(jìn)行增強(qiáng)，使得輸出的信號波形更符合要求。
[0046] 其中，運(yùn)里的比例控制模塊12與積分控制模塊13為乘法器。
[0047] 可W理解的是，乘法器的作用是使控制量與乘法器內(nèi)預(yù)設(shè)的量化因子相乘，從而 達(dá)到調(diào)制分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的輸出控制量的目的。其中，比例控制模塊12內(nèi)預(yù)設(shè)的量化 因子為比例參數(shù)，積分控制模塊13內(nèi)預(yù)設(shè)的量化因子為積分參數(shù)，比例參數(shù)和積分參數(shù)的 具體數(shù)值由實驗計算得出，本實用新型對此不作限定。
[0048] 本實用新型提供了一種水累用六相無刷直流電機(jī)及其分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器，與普 通PI控制在整數(shù)階的層面上僅通過比例參數(shù)W及積分參數(shù)進(jìn)行控制相比，本實用新型提供 的分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器是在分?jǐn)?shù)階次的層面上對輸出控制量進(jìn)行調(diào)整，即本實用新型不僅 能夠通過改變比例參數(shù)和積分參數(shù)來調(diào)整輸出控制量，還能夠改變分?jǐn)?shù)階的階次來調(diào)整控 制精度，本實用新型中通過零極點增益模塊能夠得出使輸出控制量精度最高的積分階次， 從而提高了控制精度;另外，由于在分?jǐn)?shù)階次的層面上進(jìn)行控制屬于非線性控制，相比普通 PI控制更能滿足水累用六相無刷直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)的控制需求。
[0049] 本實用新型還提供了一種水累用六相無刷直流電機(jī)，包括W上分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制 器。
[0050] 可W理解的是，本實用新型中的分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器是設(shè)置于水累用六相無刷直 流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)中的，故該調(diào)速系統(tǒng)為分?jǐn)?shù)階PI調(diào)速系統(tǒng)，參見圖2和圖3所示，圖2為本 實用新型提供的一種水累用六相無刷直流電機(jī)的分?jǐn)?shù)階PI調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為 本實用新型提供的一種水累用六相無刷直流電機(jī)的分?jǐn)?shù)階PI調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型結(jié)構(gòu)示 意圖；。
[0051] 需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一 個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示運(yùn)些實體或操作之 間存在任何運(yùn)種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在 涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些 要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為運(yùn)種過程、方法、物品或者設(shè) 備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個……"限定的要素，并不排除 在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0052] 對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新 型。對運(yùn)些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定 義的一般原理可W在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其他實施例中實現(xiàn)。因 此，本實用新型將不會被限制于本文所示的運(yùn)些實施例，而是要符合與本文所公開的原理 和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種水栗用六相無刷直流電機(jī)的分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器，其特征在于，包括用于根據(jù) 所述水栗用六相無刷直流電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速以及實測轉(zhuǎn)速得到轉(zhuǎn)速偏差的第一加法器、用于 調(diào)整所述分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的比例參數(shù)的比例控制模塊、用于調(diào)整所述分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控 制器的積分參數(shù)的積分控制模塊、用于確定所述分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的積分階次的零極點 增益模塊以及第二加法器;其中： 所述第一加法器的正輸入端為所述分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的給定轉(zhuǎn)速輸入端，所述第一 加法器的負(fù)輸入端為所述分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的實測轉(zhuǎn)速輸入端;所述第一加法器的輸出 端分別與所述比例控制模塊的輸入端以及所述積分控制模塊的輸入端相連； 所述積分控制模塊的輸出端與所述零極點增益模塊的輸入端相連； 所述第二加法器的正輸入端與所述比例控制模塊的輸出端相連;所述第二加法器的負(fù) 輸入端與所述零極點增益模塊的輸出端相連，所述第二加法器的輸出端作為所述分?jǐn)?shù)階PI 轉(zhuǎn)速控制器的輸出端。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器，其特征在于，還包括： 用于對所述分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器的輸出控制量進(jìn)行微調(diào)的傳遞函數(shù)模塊，所述傳遞函 數(shù)模塊的輸入端與所述零極點增益模塊的輸出端相連，所述傳遞函數(shù)模塊的輸出端與所述 第二加法器的負(fù)輸入端相連。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分?jǐn)?shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器，其特征在于，所述比例控制模塊與所述 積分控制模塊為乘法器。4. 一種水栗用六相無刷直流電機(jī)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-3中任一項所述的分 數(shù)階PI轉(zhuǎn)速控制器。
【文檔編號】H02P6/06GK205584053SQ201620256416
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】龍駒
【申請人】西華大學(xué)