阅读说明：本技术 一种电机变频驱动控制方法及系统 (Motor variable frequency drive control method and system ) 是由 秦灿华 彭勃 何亚屏 成正林 张志� 张哲� 陈孟君 韩志成 奥恩 李嘉 喻通 于 2019-02-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电机变频驱动控制方法,获取各电机的实时转速,并与给定转速做差后,输入至对应的速度调节器,输出对应的转速信号；将转速信号经限幅控制器进行限幅调整后,输出转矩给定值至对应转矩调节器；同时获取各电机的转矩实时值；转矩调节器根据转矩给定值与转矩实时值对电机进行转矩闭环控制。本发明还公开了一种电机变频驱动控制系统,包括处理器和存储器,存储器储存有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如上所述的控制方法。本发明的电机变频驱动控制方法及系统均具有提高电机工作可靠性等优点。(The invention discloses a motor variable frequency drive control method, which comprises the steps of obtaining the real-time rotating speed of each motor, making a difference with a given rotating speed, inputting the difference to a corresponding speed regulator, and outputting a corresponding rotating speed signal; after the amplitude limiting adjustment is carried out on the rotating speed signal through an amplitude limiting controller, a torque set value is output to a corresponding torque regulator; simultaneously acquiring the torque real-time values of the motors; and the torque regulator performs torque closed-loop control on the motor according to the torque set value and the torque real-time value. The invention also discloses a motor variable frequency drive control system, which comprises a processor and a memory, wherein the memory stores a computer program, and the program realizes the control method when being executed by the processor. The motor variable frequency drive control method and the motor variable frequency drive control system have the advantages of improving the working reliability of the motor and the like.)

一种电机变频驱动控制方法及系统

技术领域

本发明主要涉及电机技术领域，特指一种电机变频驱动控制方法及系统。

背景技术

多机驱动系统基本分为硬连接与软件连接两种模式，硬连接驱动如电机同轴或齿轮连接；软连接驱动多是皮带连接。其中硬连接与软连接的区别：硬连接驱动中，由于两台电机是同轴或者齿轮连接，使两台电机转速严格同步；在软连接驱动中，由于两台电机是由皮带连接，由于皮带受外界影响可能出现打滑情况，使两台电机转速无法严格同步，不仅在运行过程中的某时刻，可能出现两台电机转速不一致的情况，另外在起机初始状态也存在电机转轴起始位置不固定的情况。功率平衡控制是双机驱动系统控制中的重要部分，因为只有双机功率做到平衡，才能尽可能的减小每一台驱动系统的功率等级，达到降本增效的目的。目前硬连接与软连接均有不同的控制方式，如：

1、硬连接模式下主从随动的控制方式，由于两台电机硬连接，转速完全一致，只需要采用转速给主机速度控制器，从机只用转矩控制器；

2、软连接模式下主从随动的控制方式，由于两台电机软连接，转速不完全一致，需要分别采集主电机和从电机的转速分别给主机控制和从机的控制。

上述两种控制方式分别代表目前硬连与软连接多机驱动系统中两种典型方式。不管是采用直接转矩控制方式还是矢量控制方式，以上两种方式的主要区别在于两台电机转速是否同步导致的转速信息的获取来源不同，同时两者的共同点是：1、主机均采用速度控制；2、从机均采用转矩控制；3、从机没有采用速度控制。但是以上方案存在的问题有：

1、方式1仅适应硬连接控制系统，方式2仅适应软联接控制系统，两种方案均不能同时适应硬连与软连接两种连接方式；

2、方式1和2均无法实现在连接解开情况下以主从模式运行，因为解开连接，单独的转矩环无法实现电机稳定运行，给调试、测试等带来不便利性，方式2在皮带打滑严重的情况下，从机(仅有转矩控制)容易失控飞车。

如图3所示，另外在单机控制系统中，控制系统只有转矩控制器，没有速度控制器，单独只有转矩控制比较常见的场合是电动车的控制，另外是实验系统中通过转矩控制给被试机加载。这种方案在电机负载转矩突然丢失时，比如电动车上坡过程中车轮打滑或不平路面轮胎离开地面，或者实验系统中部件被试品故障导致陪试电机负载泄力等情况下，单独转矩控制容易电机的失控飞车，严重时会损坏设备，带来安全事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种提高电机工作安全可靠性的电机变频驱动控制方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种电机变频驱动控制方法，具体如下：

获取各电机的实时转速，并与给定转速做差后，输入至对应的速度调节器，输出对应的转速信号；

将转速信号经限幅控制器进行限幅调整后，输出转矩给定值至对应转矩调节器；同时获取各电机的转矩实时值；

转矩调节器根据转矩给定值与转矩实时值对电机进行转矩闭环控制。

作为上述技术方案的进一步改进：

当电机为多个且分为主电机和从电机时，从电机的速度调节器输入的给定转速为主电机给定转速的K倍，其中K>1。

各所述从电机的限幅控制器的输入为主电机的转矩给定值与从电机的速度调节器的速度输出值两者中的较小值。

所述主电机与各从电机之间硬连接或软连接。

所述硬连接为同轴连接或齿轮连接。

所述软连接为皮带连接。

所述电机的数量为两台。

当电机为单个时，所述电机的限幅控制器的输入为预设转矩给定值与电机的速度调节器的输出值两者中的较小值。

所述速度控制器为PI控制器或滑模控制器或模糊控制器。

本发明还公开了一种电机变频驱动控制系统，包括处理器和存储器，所述存储器储存有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的控制方法。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的电机变频驱动控制方法及系统，在原有从电机只有转矩控制的基础上加入了速度控制，在不进行任何参数修改和处理的情况下，主从电机可以单独独立运行(解决连接的情况下)，提高调试以及测试的便利性，也能够避免从电机在皮带打滑情况下的失控飞车问题，同时此种控制方式，适用于主从电机硬连接与软连接两种连接方式；而且多电机功率做到平衡，减小每一台驱动系统的功率等级，达到降本增效的目的。

本发明的电机变频驱动控制方法及系统，主电机的控制包括速度控制和转矩控制，其中限幅控制中的输入取速度调节器的输出值ω_PI_^out1与转矩最大限定值中的较小值，输出T_{ref_M1}，保障电机的正常工作。

本发明的电机变频驱动控制方法及系统，从电机会根据负载情况，自动进行速度控制模式与转矩控制模式的无缝切换，对从电机的转速进行主动调节，避免从电机超速、飞车等故障，也在一定程度上实现主从电机之间的同步性，提高电机工作可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例一的控制方框图。

图2为本发明实施例二的控制方框图。

图3为现有技术中单电机的控制方框图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：

如图1所示，本实施例的电机变频驱动控制方法，应用于多电机的控制中，本实施例中为两个电机，分别为主电机和从机电，主电机与从电机之间硬连接(如同轴或齿轮传动连接等)或软连接(如皮带等)，具体控制方法为：

获取主电机和从电机的实时转速，并与给定转速做差后，输入至对应的速度调节器，输出对应的转速信号；

将转速信号经限幅控制器进行限幅调整后，输出转矩给定值至对应转矩调节器；同时获取各电机的转矩实时值；

转矩调节器根据转矩给定值与转矩实时值对电机进行转矩闭环控制。

本发明的电机变频驱动控制方法，在原有从电机只有转矩控制的基础上加入了速度控制，在不进行任何参数修改和处理的情况下，主从电机可以单独独立运行(解开连接的情况下)，提高调试以及测试的便利性，也能够避免从电机在皮带打滑情况下的失控飞车问题，同时此种控制方式，适用于主从电机硬连接与软连接两种连接方式。

如图1所示，本实施例中，主电机的控制包括速度控制和转矩控制，其中限幅控制中的输入取速度调节器的输出值ω_{PI_out1}与转矩最大限定值T_{ref_M1_Max}中的较小值，输出T_{ref_M1}，保障电机的正常工作。

如图1所示，本实施例中，在从电机的控制过程中，速度调节器的给定速度为主电机给定转速ω_{r_ref}的K倍，其中K>1，保证从机出力的方向为正向做功，不会出现从电机处于制动态导致从电机变频器报直流电压过高等故障的情况。另外，在运行过程中，从电机会根据负载情况，自动进行速度控制模式与转矩控制模式的无缝切换。具体地，将从电机控制的限幅控制进行改进，限幅输出T_{ref_M2}取速度控制输出ω_{PI_out2}与主电机限幅输出的给定T_{ref_M1}中较小的值。在从电机正常运行过程中，由于从电机速度调节器的输入给定值k*ω_{r_ref}远大于从电机的速度反馈值ω_{r_Fdb_M2}，即两者的差值也较大，经PI调节后的输出值ω_{PI_out2}也较大(大于T_{ref_M1})，此时从电机的转矩调节器的输入取较小值T_{ref_M1}，从而按主电机的输入参数进行控制，即此时从电机的速度控制不起作用，仅仅只是进行转矩控制。在从电机非正常运行情况下(如超速)，此时转速反馈值ω_{r_Fdb_M2}较大，与输入给定值k*ω_{r_ref}之间的差值较小，差值经PI调节后，输出ω_{PI_out2}小于输入给定值k*ω_{r_ref}，从而按较小值ω_{PI_out2}进行控制，即此时的转速控制起作用，对从电机的转速进行主动调节，避免从电机超速、飞车等故障，也在一定程度上实现主从电机之间的同步性，提高电机工作可靠性。

本实施例中，速度控制器不限于PI控制器，在其它实施例中也可以采用滑模控制器或模糊控制器等。转矩控制器不限于转矩控制、转矩电流控制等；各个电机速度信号的获取是采用编码器方式或是无编码器方式；电机整体控制方式不限于矢量控制、直接转矩控制等其它相关控制方式。

本发明还相应公开一种电机变频驱动控制系统，包括存储器和处理器，存储器储存有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的控制方法。

实施例二：

如图2所示，本实施例的电机变频驱动控制方法，应用于单电机的控制中，使只有单独转矩控制的控制系统加入转速控制，在负载泄力等情况下，转速控制能有效控制电机速度，不会导致失控情况出现。具体控制过程同实施例一的主电机，只是电机的限幅控制器的输入取预设转矩给定值T_{ref_M1_Set}与电机的速度调节器的输出值ω_{PI_out1}两者中的较小值。其它未述内容与实施例一相同，在此不再赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。