一种永磁电梯门机控制器及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种电梯口机控制器，特别是公开一种永磁电梯口机控制器及其控制 方法。
【背景技术】
[0002] 当今电梯口 口机的舒适性与安全性越来越重要，其中电机的力矩动要求非常小， 所W 口机一般采用表贴式永磁同步电机，且运种电机的凸极率不是很高。
[0003] 永磁口机在使用前，需要对电机进行磁极学习，通常是通过人工干预进行学习，运 种学习需要脱开负载，否则会影响学习精度，因此调试不方便；如果直接使用口机，可W通 过高频注入进行辨识初始位置，但需要电机具有明显的凸极特性或饱和特性，否则无法辨 识角度;另一方面，永磁口机因要求其力矩平稳、安全可靠，凸极特性非常小，而电机自身的 饱和特性也不明显。如果设计出可W进行辨识凸极特性非常小且饱和特性不明显的电机初 始角度辨识方法，成为当今口机电机的重点研究课题。
[0004] 另外电机磁极角度如果学习初始角度偏差较大，使电机发热，如果过热口机控制 器会进行溫度保护，进而进入故障状态。如何提高电机角度辨识精度或在线补偿角度的偏 差，进而提高电机效率降低电机发热也成为口机电机的重点课题。
【发明内容】
[000引本发明的目的在于克服现有技术中存在的饱和特性的表贴永磁同步电机无法通 过脉振电压识别N/S极且静止学习磁极的问题，提供一种基于大幅度高频脉振电压注入识 别表贴电机的初始位置，并能过编码器的微动距离来辨识ΝΛ极，通过运行中的滑模观测器 单元来辨识电机旋转角度，W补偿角度偏差值的永磁电梯口机控制器及其控制方法。
[0006]本发明是运样实现的：一种永磁电梯口机控制器，包括与电机相连的编码器，其特 征在于:还包括电机驱动单元SVPWM、电流检测单元、CPU控制单元，所述CPU控制单元包括高 频注入转换单元、编码器检测单元、滑模观测器单元； 所述高频注入转换单元分别与所述电机驱动单元SVPWM、电流检测单元、编码器检测单 元和滑模观测器单元相连，所述编码检测单元与所述编码器相连;所述高频注入转换单元 通过所述电机驱动单元SVPWM向所述电机注入高频脉振电压信号并提取电机转子的电机辨 识角度i;通过所述编码器检测单元检测来自编码器的电机微动距离信息，获得电机转子 的旋转方向、并结合所述电机辨识角度获得电机实际旋转角度，聲。$;通过所述滑模观测器 单元修正电机实际旋转角度获得电机修正角度0洗3。
[0007] 所述高频注入转换单元包括Clark变换单元、Park变换单元、I化rk变换单元、P化 锁相环、高频注入模块;所述Clark变换单元分别与所述电流检测单元、Park变换单元、滑模 观测器单元相连，所述化rk变换单元还分别与所述IPark变换单元、P化锁相环、编码器检测 单元相连，所述高频注入模块、I化rk变换单元、电机驱动单元SVPWM依次相连;所述IPark变 换单元还分别与所述滑模观测器单元、编码器检测单元相连，所述滑模观测器单元与所述 P化锁相环相连。
[0008] 所述高频注入模块将高频脉振电压信号发送给所述IPark变换单元，所述IPark变 换单元将高频脉振电压信号经IPark变换后，通过所述电机驱动单元SVPWM转化成功率信号 后进入电机Ξ相端;所述Clark变换单元、Park变换单元将来自电流检测单元的高频反馈电 流信号转换后经化L锁相环获得电机转子旋转角度，所述电机转子旋转角度包括初始电机 辨识角度臻?、电机辨识角度蠢、电机实际旋转角度璋y;、电机修正角度窺ii。
[0009] -种永磁电梯口机控制器的控制方法，包括如下步骤： 1) 在电机处于静止时，所述CPU控制单元通过高频注入转换单元在电机两相旋转估计 坐标系的d轴上注入高频脉振电压信号，并预设电机旋转角度为注入角度，通过电机驱 动单元SVPWM将高频脉振电压信号注入到电机上产生高频反馈电流;所述电流检测单元检 测来自电机的高频反馈电流，高频反馈电流经过高频注入转换单元的Clark变换、Park变换 后，通过化L锁相环获取电机转子的电机辨识角度I:; 2) 所述CPU控制单元在d轴上注入与所述电机辨识角度藝相差90度的幅值固定的电压 信号正负向量，通过所述编码器检测单元检测来自编码器的电机微动距离信息来识别电机 的ΝΛ极，获得电机实际旋转角度; 3) 在电机运行时，所述滑模观测器单元设定电流估计值，所述电流检测单元检测来自 电机的反馈电流，经过Clark变换得到静止坐标上的定子实际流量，所述滑模观测器单元将 所述静止坐标上的定子实际流量与设定的电流估计值进行比较，并对比较所得的误差进行 实时修正，得到反电动势，将得到的反电动势送入所述化L锁相环中，经化L锁相环得到电机 修正角度的bii; 4) 将电机修正角度麵益代替电机实际旋转角度鷄。校正电机辨识角度i的偏差。
[0010] 所述步骤1具体包括如下步骤： 1.1)在电机处于静止时，CPU控制单元生成窝;麵懸義樂.g穩寮;巧dsi=ViC〇s ω it;并预 设电机旋转角度i预， 其中，巧dsi为高频脉振电压信号的电压值， Vi为高频脉振电压信号的幅值， ω i为高频脉振电压信号的角频率，ω i=23 fhi，fhi是高频脉振电压信号的频率， t为时间； 1.2乂PU控制单元通过高频注入转换单元在电机两相旋转估计坐标系的d轴上注入所 述高频脉振电压信号Vdsi，注入角度为电机旋转角度I预，q轴上不注入;通过IPark变换单 元将高频脉振电压信号经IPark变换、并通过所述电机驱动单元SVPWM转化成功率信号后进 入电机Ξ相端;所述功率信号在电机上产生高频反馈电流；电流检测单元检测来自电机的 高频反馈电流信号ia、ib、ic，依次经过高频注入转换单元的Clark变换和化rk变换得到两 相旋转估计坐标系上的电机定子分量电流icUiq，所述CPU控制单元将电机定子分量电流iq 乘Wsin Wit后，经过高频注入转换单元的化L锁相环，得到初始电机辨识角度磯初； 1.3)重复步骤1.2,其中，每重复一次，将重复一次得到的初始电机辨识角度難初作为下 一次CPU控制单元在电机两相旋转估计坐标系的d轴上注入所述巧dsi时的注入角度；当高频 注入转换单元的化L锁相环稳定时，得到数值稳定的电机辨识角度§。
[0011] 步骤1.1和1.2中所述CPU控制单元通过高频注入转换单元在电机两相旋转估计坐 标系的d轴上注入所述高频脉振电压信号？ dsi，注入的高频脉振电压信号的频率fhi为100~ 200Hz，注入的高频脉振电压信号的幅值Vi占总幅度的50%~80%。
[0012] 所述步骤2具体包括如下内容： 2.1) 在步骤1完成时，CPU控制单元在d轴的电机辨识角度i+3i角度上，施加幅值固定的 电压信号向量哲dsi=Vi; 2.2乂?11控制单元通过1化'4变换单元将电压信号向量吞(131=￥1经1化'4变换、并通过 所述电机驱动单元SVPWM转化成功率信号后进入电机Ξ相端； 2.3乂PU控制单元通过编码器检测单元得到电机的位置与方向信号，如果检测到电机 正向旋转，则电机实际旋转角度gsct =电机辨识角度i，如果电机反向旋转，则电机实际旋 转角度气*rt =电机辨识角度蠢+n; 2.4) 施加黎(131=-￥1负电压向量，重复步骤2.1、2.2、2.3，如果检测到电机正向旋转， 则电机实际旋转角度=电机辨识角度藝+n，如果电机反向旋转，则电机实际旋转角度 盤=电机辨识角度醒； 2.5) 如果步骤2.3、2.4得到角度一致，即可确定电机实际旋转角度繫。I值，否则重复W 上步骤2.^2.4。
[0013] 所述步骤3具体包括如下内容： 3.1) 在电机正常运行时，CPU控制单元采集电机定子分量电流id、iq、IPark单元W及电 机驱动单元SVPWM的电压值与电流值； 3.2 乂 PU控制单元将步骤3.1得到的电压值与电流值送入滑模观测器单元，得到电流估 计值，并将电流估计值与静止坐标上的定子实际流量值相比较，将差值送入饱和函数进行 实时修正，得到反电动势； 3.3)将所得的反电动势送入化L锁相环，经过锁相环得到电机角度馬h过。
[0014] 本发明的有益效果是:通过所述CPU控制单元，使用脉振高频电压信号的注入来辨 识电机转子的电机辨识角度;在