水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置，所述装置包括谐振增益参数自调整装置和电流环比例积分谐振控制器；所述谐振增益参数自调整装置用于接收速度反馈值Vfb，通过内部判断计算获得当前速度下所需要的谐振增益参数值Kr，并将谐振增益参数值Kr输出至所述电流环比例积分谐振控制器；所述电流环比例积分谐振控制器用于接收电流给定量Icmd与电流反馈量Ifb的差值，以及所述谐振增益参数自调整装置输出的谐振增益参数值Kr，通过运算处理，输出电机误差补偿电压量Ucmd。本发明专利技术实现了不同速度区间的电流谐波抑制效果最优，提高了系统的环境适应性和可靠性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置


[0001]本专利技术涉及一种电机参数调整装置，特别涉及一种水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置，属于电机控制


技术介绍

[0002]比例积分谐振控制是水下推进电机电流谐波抑制算法中的一种常用方法，其中谐振增益值的大小是影响电流谐波抑制效果的关键因素，并且如果设计不合理还会导致整个系统不稳定，因此谐振参数的设计是至关重要的一环。常规的应用场合下，对于不同的工况，均采用固定的谐振参数，但是由于系统稳定性与转速和负载大小有关，固定的谐振参数很难满足不同工况下的要求，且大多数应用场合速度和负载调节范围不同，不同电机转速下所要求的谐振参数也不同，因此固定的谐振参数很难满足在不同速度工况时的系统稳定性要求，会造成速度出现震荡等一系列问题，严重影响了水下推进电机的电流谐波抑制效果。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置，以实现在不同转速段下，根据控制要求，实现不同谐振增益下电流谐波抑制效果最优，这种比例积分谐振控制技术具有高可靠、低成本、动态调参数等特点。
[0004]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术的一个方面提供了一种水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置，其包括：谐振增益参数自调整装置和电流环比例积分谐振控制器；所述谐振增益参数自调整装置用于接收速度反馈值Vfb，通过内部判断计算获得当前速度下所需要的谐振增益参数值Kr，并将谐振增益参数值Kr输出至所述电流环比例积分谐振控制器；所述电流环比例积分谐振控制器用于接收电流给定量Icmd与电流反馈量Ifb的差值，以及所述谐振增益参数自调整装置输出的谐振增益参数值Kr，通过运算处理，输出电机误差补偿电压量Ucmd。
[0005]在一个实施例中，所述电流环比例积分谐振控制器包括比例积分控制器和谐振控制器；所述比例积分控制器用于实现对直流信号的零稳态误差跟踪；所述谐振控制器为基于交流信号拉普拉斯变换的二阶表达式，用于实现对电流谐波交流信号的零稳态误差跟踪；所述谐振控制器接收水下推进电机同步旋转坐标系下的误差电流Δid、Δiq，经过谐振控制器数学模型的运算处理，输出需要补偿注入的误差补偿电压量Ucmd。
[0006]在一个实施例中，所述谐振增益参数自调整装置内设有比较模块和n个具有滞环回路的子模块，每个子模块设有不同的速度范围区间以及对应输出的谐振增益参数值Kr；所述比较模块用于判断所述速度反馈值Vfb是否落入各子模块速度范围区间内，根据判断结果得到匹配的子模块，并输出相应子模块对应的谐振增益参数值，其中，n为大于等于2的自然数。
[0007]在一个实施例中，所述谐振增益参数自调整装置内设有n个带有滞环回路的子模块A1、A2、
……
、An，其中，子模块Am具有速度范围区间[V2m
‑
1、V2m]，对应的输出的谐振增益参数值为Kr_m或Kr_m+1，其中，V2m
‑
1＜V2m，1≤m≤n，m为自然数；相邻的两个子模块中，前置子模块的速度范围区间的上限值小于等于后置子模块的速度范围区间的下限值，即V2m≤V2m+1；所述子模块的控制过程包括：当Vfb≥V2n
‑
1且Vfb＜V2n时，输出的谐振增益参数值为Kr_n；若Vfb继续增大，在Vfb≥V2n之前，子模块An一直保持输出谐振增益参数值Kr_n，当Vfb继续增大至Vfb≥V2n时，子模块An输出的谐振增益参数值切换为Kr_n+1，并一直保持此参数值作为输出值；当Vfb≥V2n后，Vfb开始减小，但是仍然满足Vfb≥V2n
‑
1，子模块An依旧保持输出的谐振增益参数值为Kr_n+1，直至满足Vfb＜V2n
‑
1，子模块An输出的谐振增益参数值切换为Kr_n。
[0008]在一个实施例中，所述谐振增益参数自调整装置包括开关S，当其中一个子模块最终输出所需的谐振增益参数值时，开关S会拨打此参数输出口，选择此谐振参数增益值，并输出到所述电流环比例积分谐振控制器。
[0009]本专利技术的另一个方面提供了一种水下推进电机控制系统，所述系统包括所述的水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置以及速度给定模块、电机、速度传感器、逆变单元和电流检测模块；所述速度给定模块用于提供速度给定量Vcmd；所述谐振增益参数自调整装置用于输出谐振增益参数值Kr至电流环比例积分谐振控制器；所述速度传感器用于采集电机的速度反馈信号Vfb；所述电流环比例积分谐振控制器包括比例积分控制器和谐振控制器，所述谐振增益参数自调整装置的输出量输出至所述谐振控制器，所述谐振控制器将输出的误差补偿电压量Ucmd输出至逆变单元，并输出电流至电机；所述电流检测模块用于检测逆变单元输出的电流反馈量lfb并传送到所述谐振控制器进行运算。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的优点至少包括：实现了不同速度区间的电流谐波抑制效果最优，提高了系统的环境适应性和可靠性。相比于传统的固定谐振增益的电机控制方式，其解决了针对不同的水下推进电机和应用场景存在不易调参数，调参不灵活，电流谐波抑制性能不能达到要求的问题。
附图说明
[0011]图1是本专利技术一典型实施案例中提供的一种水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置在电机控制系统中所处的位置图；
图2是本专利技术一典型实施案例中提供的一种水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置组成的控制器结构框图；图3是比例积分谐振控制器电流环控制框图；图4是本专利技术一典型实施案例中提供的一种水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置的切换流程图；图5是本专利技术一典型实施案例中提供的一种水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置的框图；图6是本专利技术一典型实施案例中提供的一种水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置的内部框图。
具体实施方式
[0012]鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。本专利技术的目的是提供一种水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置，以实现在不同转速段下，根据控制要求，实现不同谐振增益下电流谐波抑制效果最优，这种比例积分谐振控制技术具有高可靠、低成本、动态调参数等特点。
[0013]相比于传统的固定谐振参数的比例谐振控制方式，变谐振增益的比例积分谐振控制方式可以根据不同转速工况，动态调整谐振增益。通过在不同转速工况区间，设计优化谐振增益，它具有一系列优点：实现了不同速度区间的电流谐波抑制效果最优，提高了系统的环境适应性和可靠性。相比于传统的固定谐振增益的电机控制方式，其解决了针对不同的水下推进电机和应用场景存在不易调参数，调参不灵活，电流谐波抑制性能不能达到要求的问题。
[0014]如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0015]本专利技术中的水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置（如下简称“谐振参数自适应装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置，其特征在于，包括：谐振增益参数自调整装置和电流环比例积分谐振控制器；所述谐振增益参数自调整装置用于接收速度反馈值Vfb，通过内部判断计算获得当前速度下所需要的谐振增益参数值Kr，并将谐振增益参数值Kr输出至所述电流环比例积分谐振控制器；所述电流环比例积分谐振控制器用于接收电流给定量Icmd与电流反馈量Ifb的差值，以及所述谐振增益参数自调整装置输出的谐振增益参数值Kr，通过运算处理，输出电机误差补偿电压量Ucmd。2.根据权利要求1所述的一种水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置，其特征在于，所述电流环比例积分谐振控制器包括比例积分控制器和谐振控制器；所述比例积分控制器用于实现对直流信号的零稳态误差跟踪；所述谐振控制器为基于交流信号拉普拉斯变换的二阶表达式，用于实现对电流谐波交流信号的零稳态误差跟踪；所述谐振控制器接收水下推进电机同步旋转坐标系下的误差电流Δid、Δiq，经过谐振控制器数学模型的运算处理，输出需要补偿注入的误差补偿电压量Ucmd。3.根据权利要求1所述的一种水下推进电机电流环比例积分谐振参数自适应装置，其特征在于，所述谐振增益参数自调整装置内设有比较模块和n个具有滞环回路的子模块，每个子模块设有不同的速度范围区间以及对应输出的谐振增益参数值Kr；所述比较模块用于判断所述速度反馈值Vfb是否落入各子模块速度范围区间内，根据判断结果得到匹配的子模块，并输出相应子模块对应的谐振增益参数值，其中，n为大于等于2的自然数。4.根据权利要求3所述的一种水下推...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋哲，王智杰，张驰，虞冠杰，乔海，陈进华，杨桂林，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：