一种永磁同步电机控制设备论文和设计-乜春颖

全文摘要

本实用新型公开了一种永磁同步电机控制设备，属于电机控制技术领域。一种永磁同步电机控制设备，包括有控制箱体和配套底座，控制箱体连接有连接柱，连接柱下设有卡块，配套底座设有用于与永磁同步电机固定的安装孔，配套底座设有凹槽，凹槽上沿口槽壁等距离间隔设有挡块，挡块与卡块相匹配，控制箱体前端设有前开口，前开口上沿壁左右两侧通过弹簧铰链与盖板铰接，前开口内壁设有支撑滑槽，支撑滑槽与支撑滑杆连接，支撑滑杆与电接头连接座外侧壁连接，控制箱体上表面后端设有暗槽，暗槽内安装有调节装置，调节装置贯穿控制箱体内部与电接头连接座里端连接，它可以实现对永磁同步电机的电流性能良好控制，同时便于运输，安装拆卸维修方便。

主设计要求

1.一种永磁同步电机控制设备，包括有控制箱体(1)和配套底座(2)，其特征在于：所述控制箱体(1)底部中端固定连接有连接柱(6)，所述连接柱(6)下端周面设置有卡块(7)，所述配套底座(2)上表面四周设置有用于与永磁同步电机固定的安装孔(3)，所述配套底座(2)上表面中部设置有凹槽(4)，所述凹槽(4)上沿口槽壁等距离间隔设置有挡块(5)，所述挡块(5)下表面与所述卡块(7)上表面相匹配，所述控制箱体(1)前端设置有前开口(8)，所述前开口(8)上沿壁左右两侧通过弹簧铰链(10)与盖板(11)铰接，所述前开口(8)左右两侧内壁设置有支撑滑槽(13)，所述支撑滑槽(13)与支撑滑杆(14)滑动连接，所述支撑滑杆(14)与电接头连接座(15)外侧壁固定连接，所述控制箱体(1)上表面后端设置有暗槽(16)，所述暗槽(16)内固定安装有调节装置(17)，所述调节装置(17)贯穿控制箱体(1)内部与电接头连接座(15)里端固定连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机控制设备，其特征在于：所述前开口(8)下沿壁左右两侧设置有正极吸附片(9)，所述盖板(11)里表面上沿左右两侧设置有负极吸附片(12)，所述负极吸附片(12)与正极吸附片(9)相匹配。

3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机控制设备，其特征在于：所述调节装置(17)包括有调节块(18)，所述调节块(18)与暗槽(16)相匹配，所述调节块(18)下表面中部与连接杆(19)上端固定连接，所述连接杆(19)下端贯穿于所述暗槽(16)槽底与联杆(21)一端上表面固定连接，所述联杆(21)另一端下表面与工型连接块(23)上表面固定连接，所述工型连接块(23)中部外表面与限位块(22)中部通槽活动活动连接，所述限位块(22)一端右侧外表面与连接滑杆(24)一端固定连接，所述连接滑杆(24)另一端与电接头连接座(15)里端外表面固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种永磁同步电机控制设备，其特征在于：所述暗槽(16)槽底设置有支撑轴承(20)，所述支撑轴承(20)内环与连接杆(19)中部外表面固定连接。

5.根据权利要求3所述的一种永磁同步电机控制设备，其特征在于：所述连接滑杆(24)中部外表面滑动连接有连接滑槽(25)，所述连接滑槽(25)外表面上侧通过支杆(26)与控制箱体(1)顶部内壁固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机控制设备，其特征在于：所述控制箱体(1)内部底面后端固定安装有双矢量MPCC系统(27)，所述双矢量MPCC系统(27)与电接头连接座(15)中的电接头电性连接，所述双矢量MPCC系统(27)包括有主控芯片、电机驱动模块、转速感应模块、脉冲发生器和逆变器。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术领域，更具体地说，涉及一种永磁同步电机控制设备。

背景技术

永磁同步电机具有体积小、功率密度高、结构简单、转矩惯性比大的特性，而且，随着稀土永磁材料性能的提高和成本的逐步降低，以及电力电子技术的发展，PMSM引起了众多研究人员的青睐，其应用领域逐步得到推广；永磁同步电机的电流环性能是影响系统性能的关键因素；目前，永磁同步电机电流控制的主要方法有比例积分电流控制、滞环电流控制和预测电流控制。比例积分电流控制器结构简单、控制精度高，但是受带宽限制动态性能较差，而且参数整定困难；滞环电流控制器鲁棒性强、响应迅速，但是这种控制方式存在开关频率不固定、电流脉动较大等问题；预测电流控制器根据电机方程直接计算出达到给定电流值所需的电压值，获得了较好的动态性能和较小的电流波动，但是由于预测控制是基于电机数学模型的控制方法，对电机参数的准确性有着较高要求。模型预测控制是一种新的控制算法，是根据系统当前状态和数学模型预测出系统未来的状态，再根据期望值进行在线寻优的控制算法，但是由于要进行在线求解最优方程导致该算法计算量较大。随着近年来集成电路设计制造技术的发展进步，数字信号处理器等控制芯片计算能力的大幅提高，使得在线完成 MPC成为可能，因此MPC吸引了国内外学者的广泛关注。目前的永磁同步电机设备在运输储存时，不能有效的提高运输安全性，同时不利于快速安装拆卸维修，费时费力。

实用新型内容

1.要解决的技术问题

本实用新型的目的在于提供一种永磁同步电机控制设备，以解决上述背景技术中提出的问题：

(1)、目前的永磁同步电机设备在运输储存时，不能有效的提高运输安全性，同时不利于快速安装拆卸维修，费时费力；

(2)、目前的永磁同步电机的电控性能调控技术存在相应的缺陷，技术不完善。

2.技术方案

一种永磁同步电机控制设备，包括有控制箱体和配套底座，所述控制箱体底部中端固定连接有连接柱，所述连接柱下端周面设置有卡块，所述配套底座上表面四周设置有用于与永磁同步电机固定的安装孔，所述配套底座上表面中部设置有凹槽，所述凹槽上沿口槽壁等距离间隔设置有挡块，所述挡块下表面与所述卡块上表面相匹配，所述控制箱体前端设置有前开口，所述前开口上沿壁左右两侧通过弹簧铰链与盖板铰接，所述前开口左右两侧内壁设置有支撑滑槽，所述支撑滑槽与支撑滑杆滑动连接，所述支撑滑杆与电接头连接座外侧壁固定连接，所述控制箱体上表面后端设置有暗槽，所述暗槽内固定安装有调节装置，所述调节装置贯穿控制箱体内部与电接头连接座里端固定连接。

优选地，所述前开口下沿壁左右两侧设置有正极吸附片，所述盖板里表面上沿左右两侧设置有负极吸附片，所述负极吸附片与正极吸附片相匹配；方便盖板对前开口进行相应的封装。

优选地，所述调节装置包括有调节块，所述调节块与暗槽相匹配，所述调节块下表面中部与连接杆上端固定连接，所述连接杆下端贯穿于所述暗槽槽底与联杆一端上表面固定连接，所述联杆另一端下表面与工型连接块上表面固定连接，所述工型连接块中部外表面与限位块中部通槽活动活动连接，所述限位块一端右侧外表面与连接滑杆一端固定连接，所述连接滑杆另一端与电接头连接座里端外表面固定连接；方便对电接头连接座进行快速调节。

优选地，所述暗槽槽底设置有支撑轴承，所述支撑轴承内环与连接杆中部外表面固定连接；有效的给予连接杆支撑。

优选地，所述连接滑杆中部外表面滑动连接有连接滑槽，所述连接滑槽外表面上侧通过支杆与控制箱体顶部内壁固定连接；有效的给予连接滑杆支撑。

优选地，所述控制箱体内部底面后端固定安装有双矢量MPCC系统，所述双矢量MPCC 系统与电接头连接座中的电接头电性连接，所述双矢量MPCC系统包括有主控芯片、电机驱动模块、转速感应模块、脉冲发生器和逆变器；

所述转速感应模块接收永磁同步电机的转速信息并将转速信息作为控制信息控制主控芯片运行处理；

所述主控芯片接收所述转速感应模块的信号，通过所述主控芯片内部的PMSM离散数学模型公式和价值函数进行双矢量模型电流控制处理并生成数据，所述主控芯片通过生成数据控制脉冲发生器运行；

所述脉冲发生器接收生成数据控制逆变器的运行；

所述逆变器运行产生传输数据控制控制电机驱动模块的运行；

所述电机驱动模块运行产生作用数据对永磁同步电机的电流环进行性能调控；

有效的对永磁同步电机的电流性能进行最优控制。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型装置在运输过程中，控制箱体的前开口上有盖板盖住，盖板通过负极吸附片与前开口上的正极吸附片的吸附固定，有效盖住前开口，同时弹簧铰链也能产生扭力，使盖板不会轻松打开，包装运输时再使配套底座与控制箱体卡接，这样在运输过程中，本实用新型可以形成一个规整的整体结构，避免了在运输过程的磕磕碰碰，有效的保护了产品的良品率，减少损失，在进行安装时，先通过配套底座上的安装孔使配套底座先与永磁同步电机固定，然后将控制箱体底部设置的连接柱对准配套底座上的凹槽，先使卡块通过间隔挡块之间的开口放置在凹槽的槽底，然后转动控制箱体，使卡块上表面与挡块下表面相接触，从而完成卡接，进一步的是控制箱体固定到配套底座上，完成安装，拆卸时只要反向转动控制箱体即可，安装完成后建立与永磁同步电机的电联系，使用者旋动暗槽上的调节装置使电接头连接座通过支撑滑杆在支撑滑槽上滑动从前开口滑出，同时挤压盖板转动打开，然后通过导线就电接头连接座上的各个接头和永磁同步电机进行电联系，快速方便。

(2)本实用新型装置设置调节装置，在调节装置中，使用者旋动调节块，带动调节块下端连接的连接杆在暗槽底部的支撑轴承上有效转动，从而使连接杆下端连接的联杆进行画圆活动，这样可以使工型连接块也形成圆弧活动，工型连接块与限位块中的通槽活动连接，在工型连接块圆弧活动时，同时在通槽上形成前后移动，并且工型连接块中部挤压限位块进行左右移动，从而带动连接滑杆在连接滑槽上有效的推移，进一步的挤压电接头连接座的推移，完成其凸出去的效果，限位块的设定可以限定转动只形成半圆转动，从而避免了整圆转动产生的往复推移效果，支杆使连接滑槽与控制箱体内壁形成固定，便于连接滑槽的稳固。

(3)本实用新型装置设置双矢量MPCC系统，在双矢量MPCC系统中，转速感应模块接收永磁同步电机的转速信息并将转速信息作为控制信息控制主控芯片运行处理；在主控芯片中先进行第一次矢量优化，通过传统MPCC控制选择第一次最优电压矢量Vopt1，然后由作用时间公式分配所有7种电压矢量组合中的两个电压矢量在一个采样周期中的各自作用时间；根据PMSM离散数学模型式，结合预测方程式预测永磁同步电机的定子电流q轴和定子电路d轴在7种电压矢量组合作用下的电流值，代入到价值函数公式计算对应的价值函数值并进行相比较，选择最小价值函数值的电压矢量为第二次最优电压矢量Vopt2；然后将第二次最优电压矢量Vopt2的数值输入到脉冲发生器中，脉冲发生器接收生成数据控制逆变器的运行；逆变器运行产生传输数据控制控制电机驱动模块的运行；电机驱动模块运行产生作用数据对永磁同步电机的电流环进行性能调控，有效地减小了永磁同步电机系统的交直轴电流波动。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的配套底座的立体结构示意图；

图3为本实用新型的控制箱体侧视立体的结构示意图；

图4为本实用新型的控制箱体侧视剖面的结构示意图；

图5为本实用新型的连接杆带动连接滑杆活动的立体结构示意图。

图中标号说明：1、控制箱体；2、配套底座；3、安装孔；4、凹槽；5、挡块；6、连接柱；7、卡块；8、前开口；9、正极吸附片；10、弹簧铰链；11、盖板；12、负极吸附片； 13、支撑滑槽；14、支撑滑杆；15、电接头连接座；16、暗槽；17、调节装置；18、调节块； 19、连接杆；20、支撑轴承；21、联杆；22、限位块；23、工型连接块；24、连接滑杆；25、连接滑槽；26、支杆；27、双矢量MPCC系统。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图；对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例；而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：请参考图1-3；

一种永磁同步电机控制设备，包括有控制箱体1和配套底座2，控制箱体1底部中端固定连接有连接柱6，连接柱6下端周面设置有卡块7，配套底座2上表面四周设置有用于与永磁同步电机固定的安装孔3，配套底座2上表面中部设置有凹槽4，凹槽4上沿口槽壁等距离间隔设置有挡块5，挡块5下表面与卡块7上表面相匹配，控制箱体1前端设置有前开口8，前开口8上沿壁左右两侧通过弹簧铰链10与盖板11铰接，前开口8左右两侧内壁设置有支撑滑槽13，支撑滑槽13与支撑滑杆14滑动连接，支撑滑杆14与电接头连接座15外侧壁固定连接，控制箱体1上表面后端设置有暗槽16，暗槽16内固定安装有调节装置17，调节装置17 贯穿控制箱体1内部与电接头连接座15里端固定连接。

前开口8下沿壁左右两侧设置有正极吸附片9，盖板11里表面上沿左右两侧设置有负极吸附片12，负极吸附片12与正极吸附片9相匹配。

本实用新型在运输过程中，控制箱体1的前开口8上有盖板11盖住，盖板11通过负极吸附片12与前开口8上的正极吸附片9的吸附固定，有效盖住前开口8，同时弹簧铰链10也能产生扭力，使盖板11不会轻松打开，包装运输时再使配套底座2与控制箱体1卡接，这样在运输过程中，本实用新型可以形成一个规整的整体结构，避免了在运输过程的磕磕碰碰，有效的保护了产品的良品率，减少损失，在进行安装时，先通过配套底座2上的安装孔3使配套底座2先与永磁同步电机固定，然后将控制箱体1底部设置的连接柱6对准配套底座2 上的凹槽4，先使卡块7通过间隔挡块5之间的开口放置在凹槽4的槽底，然后转动控制箱体1，使卡块7上表面与挡块5下表面相接触，从而完成卡接，进一步的是控制箱体1固定到配套底座上，完成安装，拆卸时只要反向转动控制箱体1即可，安装完成后建立与永磁同步电机的电联系，使用者旋动暗槽16上的调节装置17使电接头连接座15通过支撑滑杆14 在支撑滑槽13上滑动从前开口8滑出，同时挤压盖板11转动打开，然后通过导线就电接头连接座15上的各个接头和永磁同步电机进行电联系，快速方便。

实施例2：参照图4和5，基于实施例1的基础又有所不同之处在于；

调节装置17包括有调节块18，调节块18与暗槽16相匹配，调节块18下表面中部与连接杆 19上端固定连接，连接杆19下端贯穿于暗槽16槽底与联杆21一端上表面固定连接，联杆 21另一端下表面与工型连接块23上表面固定连接，工型连接块23中部外表面与限位块22 中部通槽活动活动连接，限位块22一端右侧外表面与连接滑杆24一端固定连接，连接滑杆 24另一端与电接头连接座15里端外表面固定连接。

暗槽16槽底设置有支撑轴承20，支撑轴承20内环与连接杆19中部外表面固定连接。

连接滑杆24中部外表面滑动连接有连接滑槽25，连接滑槽25外表面上侧通过支杆26与控制箱体1顶部内壁固定连接。

在调节装置17中，使用者旋动调节块18，带动调节块18下端连接的连接杆19在暗槽16底部的支撑轴承20上有效转动，从而使连接杆19下端连接的联杆21进行画圆活动，这样可以使工型连接块23也形成圆弧活动，工型连接块23与限位块22中的通槽活动连接，在工型连接块23圆弧活动时，同时在通槽上形成前后移动，并且工型连接块23中部挤压限位块22进行左右移动，从而带动连接滑杆24在连接滑槽25上有效的推移，进一步的挤压电接头连接座15的推移，完成其凸出去的效果，限位块23的设定可以限定转动只形成半圆转动，从而避免了整圆转动产生的往复推移效果，支杆26使连接滑槽25与控制箱体1内壁形成固定，便于连接滑槽的稳固。

实施例3：基于实施例1的基础又有所不同之处在于；

控制箱体1内部底面后端固定安装有双矢量MPCC系统27，双矢量MPCC系统27与电接头连接座15中的电接头电性连接，双矢量MPCC系统27包括有主控芯片、电机驱动模块、转速感应模块、脉冲发生器和逆变器；

转速感应模块接收永磁同步电机的转速信息并将转速信息作为控制信息控制主控芯片运行处理；

主控芯片接收转速感应模块的信号，通过主控芯片内部的PMSM离散数学模型公式和价值函数进行双矢量模型电流控制处理并生成数据，主控芯片通过生成数据控制脉冲发生器运行；脉冲发生器接收生成数据控制逆变器的运行；

逆变器运行产生传输数据控制控制电机驱动模块的运行；

电机驱动模块运行产生作用数据对永磁同步电机的电流环进行性能调控。

在双矢量MPCC系统27中，转速感应模块接收永磁同步电机的转速信息并将转速信息作为控制信息控制主控芯片运行处理；在主控芯片中先进行第一次矢量优化，通过传统MPCC控制选择第一次最优电压矢量Vopt1，然后由作用时间公式分配所有7种电压矢量组合中的两个电压矢量在一个采样周期中的各自作用时间；根据PMSM离散数学模型式，结合预测方程式预测永磁同步电机的定子电流q轴和定子电路d轴在7种电压矢量组合作用下的电流值，代入到价值函数公式计算对应的价值函数值并进行相比较，选择最小价值函数值的电压矢量为第二次最优电压矢量Vopt2；然后将第二次最优电压矢量Vopt2的数值输入到脉冲发生器中，脉冲发生器接收生成数据控制逆变器的运行；逆变器运行产生传输数据控制控制电机驱动模块的运行；电机驱动模块运行产生作用数据对永磁同步电机的电流环进行性能调控，有效地减小了永磁同步电机系统的交直轴电流波动。

以上所述；仅为本实用新型较佳的具体实施方式；但本实用新型的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内；根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本实用新型的保护范围内。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

设计图

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