注塑機用無位置傳感器永磁同步電機控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了注塑機用無位置傳感器永磁同步電機控制系統(tǒng)，包括給定運算模塊、第一PI芯片模塊、第一解耦器模塊、第二解耦器模塊、第二PI芯片模塊、第一坐標變換模塊、第二坐標變換模塊、PWM控制器模塊、PMSM控制器模塊、霍爾傳感器、（DAC）數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模塊、轉(zhuǎn)速位置觀察器模塊和第三PI芯片模塊，該控制系統(tǒng)節(jié)能、壓力穩(wěn)定、精密、低噪音、弱振動、重復精度高、省料、易操作、加工成本低，提高了注塑機的控制效率，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率；同時節(jié)能環(huán)保（節(jié)電率達66%）、操作簡單，易推廣。
【專利說明】注塑機用無位置傳感器永磁同步電機控制系統(tǒng)
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及注塑機控制系統(tǒng)【技術(shù)領域】，具體涉及注塑機用無位置傳感器永磁冋步電機控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，由于注塑行業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)在不斷進步，注塑產(chǎn)品的應用領域也從一般日用、民用行業(yè)向國民經(jīng)濟幾乎所有部門拓展，如家電、汽車、交通運輸、信息等工業(yè)部門，而且具有較高的技術(shù)含量及高附加值的注塑產(chǎn)品也在不斷增長，大量取代了金屬等材料，其應用非常廣泛，發(fā)展前景良好。
[0003]注塑機是塑料成型的主要設備，塑料制品的三分之一是由注塑機生產(chǎn)的。到目前為止，隨著我國塑料行業(yè)的巨大發(fā)展，我國的注塑機的使用量已居世界第一。因為購置成本、使用環(huán)境等因素，我國塑膠生產(chǎn)廠家使用的注塑機，相對目前國際水平而言，多為落后
5-10年的國外機型或國產(chǎn)的落后機型，機型普遍反應速度慢，精度低，耗電量大；雖然國外新式注塑機可以解決以上問題，但高額的購置成本往往使生產(chǎn)廠家望而卻步。
[0004]注塑機從標準動作上可分解成鎖模、射膠/保壓、加料、冷卻、開模、頂出等幾個階段，各個階段皆需要提供不同且適當?shù)膲毫土髁?，對油泵馬達而言，注塑機成型過程是屬于變化的負載狀態(tài)。在定量泵的液壓系統(tǒng)中，馬達以恒定轉(zhuǎn)速持續(xù)提供恒定流量，盡管通過比例式壓力流量比例閥(EFBG)可達到各階段所需壓力及流量比例配置的結(jié)果，但控制所需之外的液壓油仍須排回油箱；對注塑機而言，輸出功耗造成的電力消耗是持續(xù)性的，也就是說若注塑機處待機狀態(tài)，定量泵仍不斷提供恒定的流量并直接排回油箱，形成相當大且不必要的電力耗費。
[0005]因此，基于上述問題，本實用新型提供注塑機用無位置傳感器永磁同步電機控制系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容
[0006]實用新型目的:本實用新型的目的是要提供注塑機用無位置傳感器永磁同步電機控制系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高生產(chǎn)效率、降低企業(yè)的生產(chǎn)成本投入。
[0007]技術(shù)方案:注塑機用無位置傳感器永磁同步電機控制系統(tǒng)，包括給定運算模塊、第一 PI芯片模塊、第一解耦器模塊、第二解耦器模塊、第二 PI芯片模塊、第一坐標變換模塊、第二坐標變換模塊、PWM控制器模塊、PMSM控制器模塊、霍爾傳感器、(DAC)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模塊、轉(zhuǎn)速位置觀察器模塊和第三PI芯片模塊；所述給定運算模塊分別連接第一 PI芯片模塊、第二 PI芯片模塊和第三PI芯片模塊連接；所述第一 PI芯片模塊、第二 PI芯片模塊分別連接第一坐標變換模塊；所述第一解耦器模塊、第二解耦器模塊分別連接第一坐標變換模塊；所述第一坐標變換模塊分別連接PWM控制器模塊和轉(zhuǎn)速位置觀察器模塊；所述第二坐標變換模塊分別連接第一 PI芯片模塊、第一解耦器模塊3和第二 PI芯片模塊；所述PWM控制器模塊連接PMSM控制器模塊；所述PMSM控制器模塊連接霍爾傳感器、(DAC)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模塊；所述霍爾傳感器、(DAC)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模塊分別連接第二坐標變換模塊和轉(zhuǎn)速位置觀察器模塊；所述轉(zhuǎn)速位置觀察器模塊分別連接第一解耦器模塊、第二解耦器模塊、第一坐標變換模塊、第二坐標變換模塊和第三PI芯片模塊。
[0008]進一步的所述轉(zhuǎn)速位置觀察器模塊采用增廣卡爾曼濾波器，其中卡爾曼濾波器的電機模型矩陣使用突極電機模型。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于:
[0010]采用本實用新型的注塑機用無位置傳感器永磁同步電機控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)特點表現(xiàn)
[0011]在以下方面，
[0012](I)節(jié)能
[0013]本控制系統(tǒng)的注塑機，進行系統(tǒng)壓力、流量雙閉環(huán)控制，液壓系統(tǒng)按照實際需要的流量和壓力來供油，克服了普通定量泵系統(tǒng)高壓溢流產(chǎn)生的高能耗，在儲料、合模、射膠等高流量工作階段時電機按照設定的轉(zhuǎn)速工作，在保壓、冷卻等低流量工作階段時電機轉(zhuǎn)速降低，油泵電機實際能耗降低約50%~80% ；
[0014](2)壓力穩(wěn)定、精密
[0015]本控制系統(tǒng)的伺服驅(qū)動器調(diào)節(jié)能 力強，壓力閉環(huán)控制模式使系統(tǒng)壓力非常穩(wěn)定，壓力波動量低，提高了塑料產(chǎn)品的成型質(zhì)量；本控制系統(tǒng)還可以按照計算機設定的任意壓力、流量曲線運行，為開發(fā)各種塑料產(chǎn)品的成型工藝創(chuàng)造了條件；(3)低噪音、弱振動
[0016]本控制系統(tǒng)伺服是在矢量控下啟動，伺服電機運行非常平穩(wěn)，正常情況下幾乎聽不到電機的噪音，運行起來只有很小的振動感并且響應速度快、溫升、噪聲低；
[0017](4)重復精度高、省料
[0018]本控制系統(tǒng)的伺服采用雙閉環(huán)速度控制，射臺運動位置重復精度高，生產(chǎn)出的產(chǎn)品精度高，一致性好，克服了普通異步電機定量泵系統(tǒng)由于電網(wǎng)電壓、頻率等波動帶來轉(zhuǎn)速變化，進而引起流量變化，使注塑產(chǎn)品成品率降低的缺點；
[0019](5)易操作
[0020]本控制系統(tǒng)只需調(diào)節(jié)驅(qū)動器若干參數(shù)和注塑板上的兩只電位器，不需要非常專業(yè)的技術(shù)知識；
[0021](6)本控制系統(tǒng)省去了碼盤和壓力傳感器，碼盤和壓力傳感器是伺服系統(tǒng)中最易發(fā)生故障的元器件，該控制系統(tǒng)不僅降低了成本(I只碼盤價位在500元左右，I只好的壓力傳感器在600元左右)，又提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0022]綜上所述該注塑機用無位置傳感器永磁同步電機控制系統(tǒng)，大大提高了注塑機的控制效率，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率；同時節(jié)能環(huán)保(節(jié)電率達66%)、操作簡單，易推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型實施例的注塑機用無位置傳感器永磁同步電機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]其中，圖中序號如下:1_給定運算模塊、2-第一 PI芯片模塊、3-第一解耦器模塊、4-第二解耦器模塊、5-第二 PI芯片模塊、6-第一坐標變換模塊、7-第二坐標變換模塊、8-PWM控制器模塊、9- PMSM控制器模塊、10-霍爾傳感器、(DAC)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模塊、11_轉(zhuǎn)速位置觀察器模塊、12-第三PI芯片模塊。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實施例對本實用新型所述的注塑機用無位置傳感器永磁同步電機控制系統(tǒng)做詳細說明:
[0026]如圖1所示的注塑機用無位置傳感器永磁同步電機控制系統(tǒng)，包括給定運算模塊
1、第一 PI芯片模塊2、第一解稱器模塊3、第二解稱器模塊4、第二 PI芯片模塊5、第一坐標變換模塊6、第二坐標變換模塊7、PWM控制器模塊8、PMSM控制器模塊9、霍爾傳感器、(DAC)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模塊10、轉(zhuǎn)速位置觀察器模塊11和第三PI芯片模塊12 ;給定運算模塊I分別連接第一 PI芯片模塊2、第二 PI芯片模塊5和第三PI芯片模塊12連接；第一 PI芯片模塊2、第二 PI芯片模塊5分別連接第一坐標變換模塊6 ;第一解耦器模塊3、第二解耦器模塊4分別連接第一坐標變換模塊6 ;第一坐標變換模塊6分別連接PWM控制器模塊8和轉(zhuǎn)速位置觀察器模塊11 ;第二坐標變換模塊7分別連接第一 PI芯片模塊2、第一解耦器模塊3和第二 PI芯片模塊5 ；PWM控制器模塊8連接PMSM控制器模塊9 ；PMSM控制器模塊9連接霍爾傳感器、(DAC)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模塊10 ;霍爾傳感器、(DAC)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模塊10分別連接第二坐標變換模塊7和轉(zhuǎn)速位置觀察器模塊11 ;轉(zhuǎn)速位置觀察器模塊11分別連接第一解耦器模塊3、第二解耦器模塊4、第一坐標變換模塊6、第二坐標變換模塊7和第三PI芯片模塊12。
[0027]其中，自學習系統(tǒng)為在線學習可識別電機的定子電阻、d軸、q軸的漏抗和離線學習可計算出電機的額定電流、額定轉(zhuǎn)矩、磁場系數(shù)、電流調(diào)節(jié)器控制參數(shù)、卡爾曼濾波器的Q值。
[0028]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術(shù)領域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種注塑機用無位置傳感器永磁同步電機控制系統(tǒng)，其特征在于:包括給定運算模塊(I)、第一 PI芯片模塊(2)、第一解耦器模塊(3)、第二解耦器模塊(4)、第二 PI芯片模塊(5 )、第一坐標變換模塊(6 )、第二坐標變換模塊(7 )、PWM控制器模塊(8 )、PMSM控制器模塊(9)、霍爾傳感器、(DAC)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模塊(10)、轉(zhuǎn)速位置觀察器模塊(11)和第三PI芯片模塊(12);所述給定運算模塊(I)分別連接第一 PI芯片模塊(2)、第二 PI芯片模塊(5)和第三PI芯片模塊(12)連接；所述第一 PI芯片模塊(2)、第二 PI芯片模塊(5)分別連接第一坐標變換模塊(6);所述第一解耦器模塊(3)、第二解耦器模塊(4)分別連接第一坐標變換模塊(6);所述第一坐標變換模塊(6)分別連接PWM控制器模塊(8)和轉(zhuǎn)速位置觀察器模塊(11);所述第二坐標變換模塊(7)分別連接第一 PI芯片模塊(2)、第一解耦器模塊(3)和第二 PI芯片模塊(5);所述PWM控制器模塊(8)連接PMSM控制器模塊(9);所述PMSM控制器模塊(9)連接霍爾傳感器、(DAC)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模塊(10);所述霍爾傳感器、(DAC)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模塊(10)分別連接第二坐標變換模塊(7)和轉(zhuǎn)速位置觀察器模塊(11);所述轉(zhuǎn)速位置觀察器模塊(11)分別連接第一解耦器模塊(3)、第二解耦器模塊(4)、第一坐標變換模塊(6)、第二坐標變換模塊(7)和第三PI芯片模塊(12)。
2.根據(jù)如權(quán)利要求1所述的注塑機用無位置傳感器永磁同步電機控制系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)速位置觀察器模塊(11)采用增廣卡爾曼濾波器，其中卡爾曼濾波器的電機模型矩陣使用突極電機模型。
【文檔編號】H02P21/13GK203800853SQ201420168926
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】張春雷 申請人:昆山悅利電動汽車科技有限公司