[发明专利]一种直流电动机电磁转矩辨识电路

说明书

本发明提供了一种直流电动机电磁转矩辨识电路，属于电路设计领域。本发明主要由电压检测电路、电流检测电路、转速检测电路、时钟电路、输入能量计算电路、电感储能计算电路、平均转速计算电路、电磁功率计算电路、转矩计算电路等部分构成。本发明无需增加额外的检测电路和传感器，有利于降低硬件成本，提高运行的可靠性；并且辨识电路的工作原理简单，无需建立复杂而精确的电机数学模型，对于电机自身的参数只需已知电枢绕组等效电感即可进行电磁转矩辨识，具备很好的实用性；本发明还利用多个硬件电路实现对数据的并行处理，因此具有辨识速度快、实时性好的优点。

技术领域

本发明涉及一种直流电动机的电磁转矩辨识电路，特别涉及到一种通过对数据的采集和计算来对他励式直流电动机的电磁转矩进行实时辨识的辨识电路，属于电路设计领域。

背景技术

他励式直流电动机调速系统由于具有控制简单、调速特性好、启动转矩大等优点而被广泛地应用于各行各业。在各种他励式直流电动机调速系统中，为了进一步提升调速性能，往往需要对电动机运行过程中的电磁转矩进行检测。现有电磁转矩检测方法可分为两种：一种是利用转矩传感器直接对电磁转矩进行测量；另一种方法是利用检测到的电压、电流和转速等数据，依据直流电动机的数学模型，采用辨识算法来推导并计算出电磁转矩的大小。

采用转矩传感器对电磁转矩进行测量的方法虽然具有检测精度高，占用计算资源少等优点，但是其会增加机组的轴向长度，并且传感器本身易于损坏，降低了调速系统的可靠性。而现有的各种电磁转矩辨识算法，由于算法复杂，需占用较多的计算资源，降低了控制系统的运算速度。

发明内容

本发明提供了一种直流电动机电磁转矩辨识电路，本发明无需转矩传感器，利用检测到的电压、电流和转速数据，依据简单的计算过程，实现电磁转矩的快速辨识。

本发明技术方案如下：

本发明主要由电压检测电路1、电流检测电路2、转速检测电路3、时钟电路4、输入能量计算电路5、电感储能计算电路6、平均转速计算电路7、电磁功率计算电路8、转矩计算电路9等部分构成。

电压检测电路1并联在他励式直流电动机电枢绕组两端以实现对电枢绕组端电压的检测，其输出端与输入能量计算电路5的对应输入端连接；

电流检测电路2与他励式直流电动机电枢绕组串联以实现对流过电枢绕组的电流进行检测，其输出端分别与输入能量计算电路5和电感储能计算电路6的对应输入端连接；

转速检测电路3的安装方式要确保其能够对他励式直流电动机的转速进行检测，其输出端与平均转速计算电路7的对应输入端连接；

时钟电路4的输出端分别与输入能量计算电路5、电感储能计算电路6、平均转速计算电路7、电磁功率计算电路8、转矩计算电路9的对应输入端连接；

输入能量计算电路5的输出端与电磁功率计算电路8的对应输入端连接；

电感储能计算电路6的输出端与电磁功率计算电路8的对应输入端连接；

平均转速计算电路7的输出端与转矩计算电路9的对应输入端连接；

电磁功率计算电路8的输出端与转矩计算电路9的对应输入端连接；

转矩计算电路9的输出端与外部需要电磁转矩信号的其他装置相连接。

本发明各组成部分具体功能如下：

电压检测电路1用于对他励式直流电动机电枢绕组的端电压进行实时检测，并将检测到的电压数据传递给输入能量计算电路5；

电流检测电路2用于对他励式直流电动机电枢绕组中的电枢电流进行实时检测，并将检测到的电流数据分别传递给输入能量计算电路5和电感储能计算电路6；