A method of adjusting a motor drive using a frequency response, and an improved system for regulating an electric motor controller (10) are disclosed. The controller gain is initially set based on the frequency response of the measured controlled system. The desired performance level is defined by setting desired phase margin and desired gain margin in the frequency response. An improved method for determining frequency response is provided to reduce the computational strength. The initial adjustment routine uses frequency response not only to set controller gains, but also to set the filter settings in the control module. In the case that the desired performance level has been obtained from the initial adjustment, the motor driver executes an adaptive adjustment routine while controlling the motor. The adaptive adjustment routine follows a change in the operation performance and adjusts the filter settings or controller gain while the motor continues to operate to return the operation to the desired performance level.
【技术实现步骤摘要】
使用频率响应调节电机驱动器的方法
本文所公开的主题总体上涉及调节电机驱动器,并且更具体地涉及用于利用频率响应分析调节高性能电机驱动系统的方法。
技术介绍
如本领域技术人员已知的,电机驱动器用于控制电机的操作。根据一个通常配置,电机驱动器包括DC(直流)总线,DC总线具有适当幅值的DC电压,可根据从该DC电压生成AC电压并将AC电压提供给电机。DC电压可以作为输入被提供给电机驱动器,或者交替地电机驱动器可以包括整流器部,该整流器部将输入的AC电压转换为DC总线上出现的DC电压。电机驱动器包括电力电子开关装置,例如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、晶闸管或硅控整流器(SCR)。电力电子开关装置还包括跨电力电子开关装置并联连接的反向导通电力电子装置(例如续流二极管)。反向导通电力电子装置被配置成在电力电子开关装置不导通的时间间隔期间进行导通。电机驱动器中的控制器生成开关信号以选择性地接通或关断每个开关装置,从而生成DC总线上的期望DC电压或期望的电机电压。电机驱动器接收表示电机的期望操作的命令信号。命令信号可以是电机要进行操作的期望位置、速度或转矩。通过改变对定子施加的AC电压的幅值和频率来控制电机的位置、速度和转矩。电机连接至电机驱动器的输出端子,并且控制器生成开关信号以按预定开关频率快速接通和关断开关装置,并且由此交替地将DC总线与输出端子连接或断开,进而与电机连接或断开。通过改变电机驱动器的输出端子连接至DC电压的每个开关时段的持续时间,输出电压的幅值变化。电机控制器利用调制技术(例如脉冲宽度调制(PWM))来控制开关以及合成具有期望振幅和频率的波形。为了将 ...
【技术保护点】
一种用于在电机的操作期间调节电机驱动器的性能的方法,所述电机能够操作地连接至所述电机驱动器,其中所述电机控制耦接至所述电机的机械负载的运动,所述方法包括步骤:在所述电机的操作期间测量与所述电机的操作对应的响应信号;将所述响应信号的多个值存储在所述电机驱动器的存储器装置中;在所述电机的操作期间测量与所述电机的期望操作对应的命令信号;将所述命令信号的多个值存储在所述电机驱动器的所述存储器装置中;根据所述响应信号的所述多个值生成所述电机驱动器内的第一频率响应;根据所述命令信号的多个值生成所述电机驱动器内的第二频率响应;识别所述第一频率响应中的谐振频率,该谐振频率在所述第一频率响应中的幅值大于其他频率在所述第一频率响应中的幅值;识别所述第二频率响应中的命令频率,该命令频率在所述第二频率响应中的幅值大于其他频率在所述第二频率响应中的幅值;将所述谐振频率与所述命令频率进行比较;当所述谐振频率与所述命令频率不匹配时,将所述谐振频率与第一阈值进行比较;以及当所述谐振频率大于所述第一阈值时,设置等于所述谐振频率的陷波滤波器频率。
【技术特征摘要】
2015.09.01 US 14/842,4951.一种用于在电机的操作期间调节电机驱动器的性能的方法,所述电机能够操作地连接至所述电机驱动器,其中所述电机控制耦接至所述电机的机械负载的运动,所述方法包括步骤:在所述电机的操作期间测量与所述电机的操作对应的响应信号;将所述响应信号的多个值存储在所述电机驱动器的存储器装置中;在所述电机的操作期间测量与所述电机的期望操作对应的命令信号;将所述命令信号的多个值存储在所述电机驱动器的所述存储器装置中;根据所述响应信号的所述多个值生成所述电机驱动器内的第一频率响应;根据所述命令信号的多个值生成所述电机驱动器内的第二频率响应;识别所述第一频率响应中的谐振频率,该谐振频率在所述第一频率响应中的幅值大于其他频率在所述第一频率响应中的幅值;识别所述第二频率响应中的命令频率,该命令频率在所述第二频率响应中的幅值大于其他频率在所述第二频率响应中的幅值;将所述谐振频率与所述命令频率进行比较;当所述谐振频率与所述命令频率不匹配时,将所述谐振频率与第一阈值进行比较;以及当所述谐振频率大于所述第一阈值时,设置等于所述谐振频率的陷波滤波器频率。2.根据权利要求1所述的方法,其中:针对预定义频率阵列确定所述第一频率响应和所述第二频率响应中的每个,生成所述第一频率响应的步骤还包括步骤:从所述电机驱动器中的所述存储器装置读取所述预定义频率阵列;以及根据所述响应信号的所述多个值来确定所述预定义频率阵列中的每个频率的幅值和相位;以及生成所述第二频率响应的步骤还包括步骤:从所述电机驱动器中的所述存储器装置读取所述预定义频率阵列;以及根据所述命令信号的所述多个值来确定所述预定义频率阵列中的每个频率的幅值和相位。3.根据权利要求1所述的方法,还包括步骤:当所述谐振频率与所述命令频率不匹配时,将所述谐振频率与第二阈值进行比较,其中所述第二阈值大于所述第一阈值;以及当所述谐振频率大于所述第二阈值时,设置等于所述谐振频率的低通滤波器频率以使所述谐振频率的幅值衰减。4.根据权利要求3所述的方法,还包括步骤:当所述谐振频率小于所述第一阈值时,在所述电机驱动器的控制器中调节至少一个增益。5.根据权利要求4所述的方法,其中,在所述控制器中调节至少一个增益的步骤还包括步骤:将所述谐振频率的幅值与上限进行比较;当所述谐振频率的幅值大于所述上限时,调节所述至少一个增益以降低所述谐振频率的幅值;将所述谐振频率的幅值与下限进行比较;以及当所述谐振频率的幅值小于所述下限时,调节所述至少一个增益以增大所述谐振频率的幅值。6.一种用于调节电机驱动器的性能的方法,其中所述电机驱动器控制电机的操作,并且其中所述电机的操作控制耦接至所述电机的机械负载的运动,所述方法包括步骤:测量所述电机驱动器内的响应信号,其中所述响应信号响应于预定义命令信号而改变;将所述响应信号的多个值存储在所述电机驱动器的存储器装置中;根据所述响应信号的所述多个值生成所述电机驱动器内的第一频率响应,其中针对预定义频率阵列确定所述第一频率响应;从所述第一频率响应中识别谐振频率;将所识别的谐振频率与第一阈值和第二阈值进行比较,其中所述第一阈值大于所述第二阈值;当所识别的谐振频率大于所述第一阈值时,调节第一控制参数;当所识别的谐振频率介于所述第一阈值与所述第二阈值之间时,调节第二控制参数;以及当所识别的谐振频率小于所述第二阈值时,调节第三控制参数。7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述第二控制参数是陷波滤波器频率。8.根据权利要求7所述的方法,其中,所述第一控制参数是低通滤波器带宽。9.根据权利要求8所述的方法,其中,所述第三控制参数是控制回路增益。10.根据权利要求6所述的方法,还包括步骤:将所述预定义命令信号提供给所述电机驱动器的控制模块以控制所述电机的操作;将所述预定义命令信号的多个值存储在所述电机驱动器的所述存储器装置中;根据所述命令信号的所述多个值生成所述电机驱动器内的第二频率响应,其中针对所述预定义频率阵列确定所述第二频率响应序列;将所识别的谐振频率与所述第二频率响应进行比较;以及当所识别的谐振频率与所述第二频率响应中的频率对应时,不执行所述调节步骤中的每个。11.根据权利要求10所述的方法,...
【专利技术属性】
技术研发人员:马德里亚诺·M·达·席尔瓦,布里安·法斯特,罗伯特·J·米克洛绍维奇,米歇尔·E·霍尔特,
申请(专利权)人:洛克威尔自动控制技术股份有限公司,
类型:发明
国别省市:美国,US
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