1222科蒂斯交流控制器介绍.ppt

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1、科蒂斯交流控制器科蒂斯交流控制器介绍介绍内容内容 矢量控制原理和相关控制参数定义说明矢量控制原理和相关控制参数定义说明 交流控制器与仪表通讯方式及协议类型、寻址方式 采用上位机总线控制执行方式 多电机工作时地址分配及控制指令执行 CURTIS混合动力应用情况 交流感应电机结构交流感应电机结构鼠笼 队列, 显示电流方向转子结构转子的核心迭片结构“鼠笼”式转子由铝制或铜制条状柱体插入钢片迭状结构而成。金属条状柱体末端由圆环连接。交流感应电机结构交流感应电机结构鼠笼转子鼠笼转子转子铁芯由薄硅钢片叠成，安装在轴上，表面有斜槽 铝条放置在斜槽内，两个端环把这些铝条固定、短接 斜槽的作用是降噪及增加起动转

2、矩 鳍装结构能起风扇的作用，利于降温异步电机结构交流感应电机结构交流感应电机结构 编码器 两输出信号，90度相差 确定电机转速和旋转方向 科蒂斯交流控制器接受编码器输出信号32256PPR（每转脉冲数） CFR、FAG、NSK交流感应电机结构交流感应电机结构 电机绕组有 Y 或 delta 连接； 电机出线有3、4或6根； 电池和电值机电压：V电机V电池/1.414，如24V电池电压，电机电压为17V；交流感应电机工作原理交流感应电机工作原理 工作原理工作原理 定子上三相绕组产生旋转磁场，旋转磁场频率与交流电源频率相同； 旋转磁场切割转子铝条； 铝条的鼠笼结构中就能感应电压； 感应电压与磁场旋

3、转速度和转子速度的速度差成比例， Vind = B L (Vstator Vrotor)； 感应电压驱动电流通过铝条； 电流切割磁场而产生力（力矩），F = BLI； 力矩驱动电机运转；交流感应电机转速交流感应电机转速 电机转速电机转速 对于两极电机, 一个电周期（Hz）对应一个机械周期； 对于四极电机, 二个电周期（Hz）对应一个机械周期； 电机速度 V = 120频率f / 极数p (RPM)交流感应电机滑差交流感应电机滑差 滑差滑差 转子中感应的电压和电流要求转子速度和磁场旋转速度存在速度差 因而，转子速度需小于定子的磁场旋转速度 这个速度差异就叫滑差交流感应电机特性曲线交流感应电机特性

4、曲线交流控制技术交流控制技术 直流交流控制器功率部分MOSFET三相桥电路交流控制技术交流控制技术 直流交流ABCA C-offPWMaPWMbPWMcAC-offoff交流控制技术交流控制技术 直流交流电机电压波形，显示PWM产生的一个波形三相波形的关系转矩与滑差频率转矩与滑差频率Curtis Dyno Stall Slip Sweep at Fixed Current (550A)SD TSA300bb-2_50045307 (20 deg C)0501001502002503003504004500.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.00S

5、lip Frequency HzTorque Nm交流控制技术交流控制技术 控制方式 V/F控制 很简单的控制方式 输入电压和频率成正比，以确保磁通最大 调整范围窄 动态响应及效率都很低交流控制技术交流控制技术 控制方式 Slip控制 通过改变滑差频率响应转矩需求 不知道输出转矩及频率，按“经验”控制 效率低，速度扭矩可调范围窄 系统控制受限，车辆和电机只能整体调节 扭矩输出小，响应慢 低速调节性能差 可以无需编码器 可以无需电流传感器校验输出电流交流控制技术交流控制技术 控制方式 IFO（ Indirect Field Orientation ）矢量控制 两个控制环 产生磁场的电流控制环 作

6、用于定子，控制磁通 产生转矩的感应电流（电压）控制环 作用于转子，控制转速/转矩 由于感应产生，后者电流滞后90度 第一个控制环类似直流他励的励磁控制 第二个控制环类似直流他励的电枢控制 两个控制环根据需求自动调节（基于精确获取的电机参数）交流控制技术交流控制技术-+-+VSV PWM+ EncoderExtrapolation+MotorTRANSFORMATIONTransformationSlipPositionPowerSlip CalculationTrLmiq*rPI Current RegulatorPI Current RegulatorField CurrentCommand

7、Rotor CurrentCommandRotor FluxEstimate 控制算法交流控制技术交流控制技术 控制方式 IFO（ Indirect Field Orientation ）矢量控制 两个控制环 如果控制器监测电机转速有误，则控制器通过PWM调整输出频率，纠正电机转速，其它输出不变 感应电流控制环 如果电机温度升高，绕着阻抗增大，产生磁场的电流减小，磁通减小，转矩输出减小，则控制器通过PWM增大电压输出，维持原来的磁通，而输出频率不变交流控制技术交流控制技术 控制方式 IFO（ Indirect Field Orientation ）矢量控制 高效率； 速度扭矩可调范围极宽； 系

8、统控制很灵活； 扭矩响应快速； 电机控制器匹配很复杂，也很困难； 必须编码器；转矩控制模式转矩控制模式 简介 应用 对加速信号的输入的反应是电机转矩，而不是电机转速 比如，电机转速设定3000RPM，如果加速信号输入为10%，此时电机转矩输出为其最大输出的10%，如果该转矩能够满足电机运转，则电机转速为3000RPM 一般应用于电动汽车，或轻型上路车辆转矩控制模式转矩控制模式 参数 Max speed，最大速度 Kp Ki Kd，阻尼 Accel Rate，转矩加速率 Accel Release Rate ，转矩加速释放率 Brake Rate ，制动转矩加速率 Brake Release R

9、ate ，制动转矩释放率 Neutral Braking ，制动转矩电流 Neutral Taper Speed ，释放制动时，制动电流开始减少起始点转矩控制模式转矩控制模式 参数 Creep Torque ，维持怠速转矩 Brake Full Creep Cancel ，制动信号达到多少可以关断怠速转矩 Creep Build Rate ，怠速转矩建立时间 Creep Release Rate ，怠速转矩释放时间 Gear Soften ，软起动 Brake Taper Speed ，制动踏板工作时，制动电流开始减少起始点 Reversal Soften ，软转换，从制动到驱动 Max Sp

10、eed Decel ，最大速度减速率，用于不同限速切换内容内容 矢量控制原理和相关控制参数定义说明 交流控制器与仪表通讯方式及协议类型、寻址方式交流控制器与仪表通讯方式及协议类型、寻址方式 采用上位机总线控制执行方式 多电机工作时地址分配及控制指令执行 CURTIS混合动力应用情况 CAN Open CAN Open 介绍介绍 简介 科蒂斯CAN是基于CANopen的简化应用 11位ID，含信息类型及NODE ID NODE ID含Master ID和Slave ID 信息类型类型类型特性标识特性标识数值数值 (2进制进制 16进制进制) NMTNMT 0000 0 x0 EMERGENCYS

11、YNC_ERR0001 0 x1 PDOPDO1_MISO 0011 0 x3PDO1_MOSI 0100 0 x4PDO2_MISO0101 0 x5PDO2_MOSI 0110 0 x6 SDOSDO_MISO 1011 0 xBSDO_MOSI 1100 0 xC HEARTBEATNODE1110 0 xECAN Open CAN Open 介绍介绍 定义 Master，主控制器 Slave，从控制器（节点） ID，地址 NMT，网络传输管理，最高优先级，由主控制器发给从控制器，改变从控制器的运行状态（工作状态/准备工作状态/停止工作状态/复位/初始化） EMERGENCY，紧急信息，

12、由从控制器发出，告知故障 PDO，过程数据对象，用于实时传输数据，一次可传输8个字节数据 SDO，服务数据对象，用于读写对象字典，实现下载和上传，可进行大数据量传输 MISO，主进从出 MOSI，从进主出 Heartbeat，心跳信息，告知主控自己的当前状态CAN Open CAN Open 介绍介绍 ID结构1110978654321信息类型MasterIDSlaveIDNode ID信息类型：PDO1_MISOMaster ID：0Slave ID：6则ID：00110000110，即Ox186ID范围Master ID：0 - 4Slave ID：0 - 31CAN Open CAN O

13、pen 介绍介绍 数据传输 定义波特率及数据传输协议 建立握手信号，确认连接正常（NMT + Heartbeat） 发送及接受数据 监测传输状态 PDO数据结构 ID/data1/data2/data3/data4/data5/data6/data7/data8 SDO数据结构 ID/控制（读或写）/对象地址低位/对象地址高位/对象子地址/data1/data2/data3/data4 科蒂斯AC控制器CAN传输资源 14 mailboxCAN Open CAN Open 介绍介绍 数据传输监测 工具：P_CAN或Kvaser0 00000181 8 01 02 03 04 05 06 07

14、08 119.105710 R 0 00000182 8 00 00 00 19 01 00 00 00 119.096750 R 0 000001AE 8 00 64 1C 0A 00 00 00 00 119.100720 R 0 00000201 8 0A 14 1E 28 32 3C 46 50 119.075690 R 0 00000202 8 00 00 00 00 00 00 00 00 119.101680 R 0 0000022E 8 00 00 00 00 00 00 00 00 119.097770 R 0 00000282 8 01 4B 00 00 00 00 00

15、00 119.098730 R 0 000002AE 8 00 00 00 00 00 00 00 00 119.102700 R 0 0000032E 8 00 00 00 00 00 00 FF 01 119.099760 R 0 00000702 1 05 119.023850 R 0 0000070E 1 05 119.032300 R合力仪表合力仪表CANCAN协议协议 Heli enGage IV仪表CAN协议内容内容 矢量控制原理和相关控制参数定义说明 交流控制器与仪表通讯方式及协议类型、寻址方式 采用上位机总线控制执行方式采用上位机总线控制执行方式 多电机工作时地址分配及控制指

16、令执行 CURTIS混合动力应用情况 上位机为上位机为MASTERMASTER 上位机为Master，控制器为Slave 协议说明 - CANopen通讯3内容内容 矢量控制原理和相关控制参数定义说明 交流控制器与仪表通讯方式及协议类型、寻址方式 采用上位机总线控制执行方式 多电机工作时地址分配及控制指令执行多电机工作时地址分配及控制指令执行 CURTIS混合动力应用情况 科蒂斯双驱科蒂斯双驱 科蒂斯双驱控制方法 分主控制器和从控制器 4个固定mailbox用于传输紧急状态信息、转角信号、差速控制信号、加速信号 可再扩展4个mailbox，传输故障码、速度、电流、加速率、减速率等多电机驱动多电机驱动 根据功率输出不同对两驱动电机实行满足负荷条件下的单电机起步 非工作电机须暂时取消电制动 总线传输控制信息 高速高效功率段执行双电机同时输出 可根据总线控制命令实时响应 根据两电机温度差异进行单电机起步的交替判断 可根据总线控制命令分别响应多电机提升、下降多电机提升、下降 单油泵电机实现倾斜和转向，双油泵电机合流实现起升和下降放电 可根据总线控制命令分别响应内容内容 矢量控制原理和相关控制参