基于d轴电流控制器的电子制动实现方法及其伺服驱动器技术

本发明专利技术提供了一种基于d轴电流控制器的电子制动实现方法及其伺服驱动器，包括位置环、转速环、q轴电流环、d轴电流环、空间矢量PWM算法模块和连接于电机的逆变器，所述的d轴电流环用于根据d轴电流给定值I

【技术实现步骤摘要】
基于d轴电流控制器的电子制动实现方法及其伺服驱动器


[0001]本专利技术属于电机制动
，尤其是涉及一种基于d轴电流控制器的电子制动实现方法及其伺服驱动器。

技术介绍

[0002]如图1所示，传统的永磁同步电机制动系统采用制动电阻来实现刹车，当电机制动减速时，电机的能量反馈回直流回路，使母线电压升高，当母线电压达到驱动器设置的电压值时，功率管V7导通，电机的动能通过制动电阻R转化为热能消耗掉，母线电压也会随之降低，当母线电压降低到设置值时，功率管截止，制动电阻停止工作，这种制动方式存在一定的缺陷，例如：
[0003]1、成本高，需要通过制动电路，驱动光耦+功率管+制动电阻来实现刹车；
[0004]2、不利于产品维护，在频繁起制动的应用场合，制动电阻容易损坏，维护维修成本高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种基于d轴电流控制器的电子制动实现方法及其伺服驱动器。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：
[0007]一种能够实现基于d轴电流控制器的电子制动功能的伺服驱动器，包括位置环、转速环、q轴电流环、d轴电流环、空间矢量PWM算法模块和连接于电机的逆变器，所述的d轴电流环用于根据d轴电流给定值I
d_ref
和d轴电流检测值I
d_fdb
输出d轴电压信号V
d
，其特征在于，所述d轴电流环连接有d轴第二电流环，且所述的d轴电流给定值I
d_ref
由所述的d轴第二电流环根据母线电压U
DC
确定。
[0008]在上述的能够实现基于d轴电流控制器的电子制动功能的伺服驱动器中，所述的d轴第二电流环以母线电压U
DC
与电压预设值U2为输入，所述的d轴第二电流环包括d轴电流控制器，所述的d轴电流给定值I
d_ref
由d轴电流控制器根据母线电压U
DC
与电压预设值U2的差值进行PI运算得到。
[0009]在上述的能够实现基于d轴电流控制器的电子制动功能的伺服驱动器中，若母线电压U
DC
小于电压预设值U2，d轴电流给定值I
d_ref
取零；
[0010]若母线电压U
DC
大于或等于电压预设值U2，d轴电流给定值I
d_ref
由d轴电流控制器根据母线电压U
DC
与电压预设值U2的差值进行PI运算得到。
[0011]在上述的能够实现基于d轴电流控制器的电子制动功能的伺服驱动器中，所述的d轴电流给定值I
d_ref
通过以下方式确定：
[0012]ΔU＝U
DC
‑
U2[0013]若ΔU＜0，I
d_ref
＝0
[0014]若ΔU≥0，
[0015]其中，Kpdd为d轴第二电流环的比例系数，Kidd为d轴第二电流环积分系数。
[0016]在上述的能够实现基于d轴电流控制器的电子制动功能的伺服驱动器中，当I
d_ref
大于设定值I
d
时，使I
d_ref
＝I
d
。
[0017]在上述的能够实现基于d轴电流控制器的电子制动功能的伺服驱动器中，用于检测转子位置角θ
e
的光电编码器的输出数据同时输入用于将uvw坐标系转换为静止αβ坐标系的clark变换、用于将静止αβ坐标系转换为旋转dq坐标系的park变换和用于将dq坐标系转换回静止αβ坐标系的park逆变换。
[0018]一种基于d轴电流控制器的电子制动功能实现方法，包括以下步骤：
[0019]S1.电机制动时，母线电压U
DC
升高，母线电压U
DC
与电压预设值U2相减得到ΔU，ΔU作为d轴电流控制器的输入，通过d轴电流控制器处理得到I
d_ref
；
[0020]S2.d轴电流环根据d轴电流控制器输出的d轴电流给定值I
d_ref
和d轴电流检测值I
d_fdb
得到d轴电压信号V
d
；
[0021]q轴电流环根据q轴电流给定值I
q_ref
和q轴电流检测值I
q_fdb
输出q轴电压信号V
q
；
[0022]S3.d轴电压信号V
d
、q轴电压信号V
q
经PARK逆变换转换成αβ坐标系的定子相电压矢量的分量V
β
和V
α
；
[0023]S4.空间矢量PWM算法模块根据V
β
和V
α
产生PWM信号来控制逆变器从而驱动电机。
[0024]在上述的基于d轴电流控制器的电子制动功能实现方法中，步骤S1中，若ΔU＜0，则使I
d_ref
＝0；若ΔU≥0，则使
[0025]在上述的基于d轴电流控制器的电子制动功能实现方法中，光电编码器将转子位置角θ
e
输出给park变换和park逆变换以使位置角θ
e
参与park变换和park逆变换的计算。
[0026]在上述的基于d轴电流控制器的电子制动功能实现方法中，光电编码器将转子位置角θ
e
同时输出给clark变换，以使位置角θ
e
参与clark变换的计算。
[0027]本专利技术的优点在于：本方案采用d轴电流控制器的方法，通过软件程序实现电机的制动功能，可以省掉额外安装的制动电路，降低产品成本，便于产品维护。
附图说明
[0028]图1为采用制动电阻来实现刹车的传统永磁同步电机制动系统电路图；
[0029]图2为基于d轴电流控制器的电子制动功能控制框图；
[0030]图3为图3中F部分—d轴第二电流环的控制框图；
[0031]图4为电机的磁化曲线图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。
[0033]本方案提供了一种能够实现基于d轴电流控制器的电子制动功能的伺服驱动器，及通过该伺服驱动器实现的基于d轴电流控制器的电子制动功能。
[0034]本方案利用伺服驱动器的矢量控制来实现，借用伺服驱动器已有的矢量控制流程，通过在矢量控制的基础上将与制动有关的母线电压U
DC
加入矢量控制过程的方式实现软件制动，使电机制动所产生的能量可以通过d轴电流转化为电机的铜耗及铁耗消耗掉，无需
额外安装制动电路，在降低成本的同时提高了系统的可维护性。
[0035]如图2所示，本方案的伺服驱动器及矢量控制流程与现有的伺服驱动器和控制流程大部分类似，如伺服驱动器包括位置环、转速环、q轴电流环、d轴电流环、空间矢量PWM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够实现基于d轴电流控制器的电子制动功能的伺服驱动器，包括位置环、转速环、q轴电流环、d轴电流环、空间矢量PWM算法模块和连接于电机的逆变器，所述的d轴电流环用于根据d轴电流给定值I
d_ref
和d轴电流检测值I
d_fdb
输出d轴电压信号V
d
，其特征在于，所述d轴电流环连接有d轴第二电流环，且所述的d轴电流给定值I
d_ref
由所述的d轴第二电流环根据母线电压U
DC
确定。2.根据权利要求1所述的能够实现基于d轴电流控制器的电子制动功能的伺服驱动器，其特征在于，所述的d轴第二电流环以母线电压U
DC
与电压预设值U2为输入，所述的d轴第二电流环包括d轴电流控制器，所述的d轴电流给定值I
d_ref
由d轴电流控制器根据母线电压U
DC
与电压预设值U2的差值进行PI运算得到。3.根据权利要求2所述的能够实现基于d轴电流控制器的电子制动功能的伺服驱动器，其特征在于，若母线电压U
DC
小于电压预设值U2，d轴电流给定值I
d_ref
取零；若母线电压U
DC
大于或等于电压预设值U2，d轴电流给定值I
d_ref
由d轴电流控制器根据母线电压U
DC
与电压预设值U2的差值进行PI运算得到。4.根据权利要求3所述的能够实现基于d轴电流控制器的电子制动功能的伺服驱动器，其特征在于，所述的d轴电流给定值I
d_ref
通过以下方式确定：ΔU＝U
DC
‑
U2若ΔU＜0，I
d_ref
＝0若ΔU≥0，其中，Kpdd为d轴第二电流环的比例系数，Kidd为d轴第二电流环积分系数。5.根据权利要求4所述的能够实现基于d轴电流控制器的电子制动功能的伺服驱动器，其特征在于，当I
d_ref
大于设定值I
d
时，使I
d_ref
＝I
d
。6.根据权利要求5所述的能够实现基于d轴电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚志，燕婧婧，马晓伟，
申请(专利权)人：杭州之山智控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：