一种面向翻抛机的交流电机控制方法及装置发明专利

专利名称：一种面向翻抛机的交流电机控制方法及装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411030705.8

专利申请（专利权）人：四川蓉大智能设备有限公司
权利人地址：四川省眉山市东坡区阜城路西四段140号玉龙半岛商业9栋1-1、1-2号

专利发明（设计）人：发明人:魏大兵

专利摘要：本发明涉及交流电机控制领域，具体涉及一种面向翻抛机的交流电机控制方法及装置，包括：转矩测算模块获取当前翻抛机的交流电机的转子的电磁转矩，转矩测算模块若电磁转矩未处于预设转矩区间内，则生成异常信号，翻抛机控制模块若接收到异常信号，则获取交流电机的定子的电流值，翻抛机控制模块根据交流电机的定子的电流值以及电磁转矩，调整电磁转矩的补偿幅值变化值，翻抛机控制模块根据调整后的电磁转矩的补偿幅值变化值，确定交流电机的定子的补偿电流，翻抛机控制模块将交流电机的定子的补偿电流输入到交流电机中，以调节交流电机的输出功率。通过补偿电流平衡由阻力过大造成的转子不平衡运动所产生的异常转矩，实现翻抛机的稳定工作。

主权利要求：
1.一种面向翻抛机的交流电机控制方法，其特征在于，包括：转矩测算模块获取当前翻抛机的交流电机的转子的电磁转矩；
转矩测算模块若所述电磁转矩未处于预设转矩区间内，则生成异常信号；
翻抛机控制模块若接收到所述异常信号，则获取所述交流电机的定子的电流值；
翻抛机控制模块：
对所述交流电机的定子的电流值进行解耦处理，以得到所述定子的电流值的直流分量和所述定子的电流值的谐波分量；
确定所述定子的电流值的直流分量中的异常电流幅值和所述定子的电流值的直流分量中的异常相位；
确定所述定子的电流值的谐波分量中的异常电流幅值和所述定子的电流值的谐波分量中的异常相位；
根据所述定子的电流值的直流分量中的异常电流幅值、所述定子的电流值的直流分量中的异常相位、所述定子的电流值的谐波分量中的异常电流幅值、所述定子的电流值的谐波分量中的异常相位以及所述电磁转矩，计算得到电磁转矩的幅值变化值；
基于调控公式，根据所述电磁转矩的幅值变化值以及预设变化阈值，调整电磁转矩的补偿幅值变化值；其中，所述调控公式为 ， 为电磁转矩的幅值变化值，为电磁转矩的补偿幅值变化值，为预设变化阈值；
翻抛机控制模块根据调整后的电磁转矩的补偿幅值变化值，确定所述交流电机的定子的补偿电流；
翻抛机控制模块将所述交流电机的定子的补偿电流输入到所述交流电机中，以调节所述交流电机的输出功率。
2.根据权利要求1所述的面向翻抛机的交流电机控制方法，其特征在于，所述翻抛机控制模块将所述交流电机的定子的补偿电流输入到所述交流电机中，以调节所述交流电机的输出功率之前，还包括：行走梁控制模块若接收到所述异常信号，则获取所述当前翻抛机的翻抛位置；
行走梁控制模块控制行走梁在所述翻抛位置处停留预设时间段；
其中，将所述交流电机的定子的补偿电流输入到所述交流电机中，以调节所述交流电机的输出功率包括：若所述行走梁在所述翻抛位置处停留预设时间段后，则将所述交流电机的定子的补偿电流输入到所述交流电机中，以调节所述交流电机的输出功率。
3.根据权利要求1所述的面向翻抛机的交流电机控制方法，其特征在于，还包括：翻抛机控制模块若未接收到所述异常信号，则控制所述翻抛机以预设功率阈值进行翻抛工作。
4.根据权利要求1所述的面向翻抛机的交流电机控制方法，其特征在于，所述获取当前翻抛机的交流电机的转子的电磁转矩包括：获取所述交流电机的定子在dq坐标系上的电感值；
获取所述交流电机的转子的旋转角度；
获取所述交流电机的定子在dq坐标系上的电流值；
根据所述交流电机的定子在dq坐标系上的电感值、所述交流电机的转子的旋转角度以及所述交流电机的定子在dq坐标系上的电流值，计算当前翻抛机的交流电机的转子的电磁转矩。
5.根据权利要求1所述的面向翻抛机的交流电机控制方法，其特征在于，所述根据调整后的电磁转矩的补偿幅值变化值，确定所述交流电机的定子的补偿电流包括：基于优化算法，根据调整后的电磁转矩的补偿幅值变化值，确定dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的幅值、dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的相位、dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的幅值和dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的相位；
根据dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的幅值和dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的相位，确定所述补偿电流的谐波分量；
根据dq坐标上的补偿电流的q轴分量的幅值和dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的相位，确定所述补偿电流的直流分量；
根据所述补偿电流的直流分量以及所述补偿电流的谐波分量，确定所述交流电机的定子的补偿电流。
6.根据权利要求5所述的面向翻抛机的交流电机控制方法，其特征在于，所述补偿电流的直流分量的计算公式为：，其中， 表示补偿电流的直流分量， 表示dq坐标系上的补偿电流q轴分量的幅值， 表示转子的机械位置，包括旋转角度， 表示dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的相位。
7.一种翻抛装置，其特征在于，包括：
行走梁；
翻抛机本体，所述翻抛机本体设置在所述行走梁上，所述翻抛机本体沿着所述行走梁的延伸方向移动；
控制器，所述控制器分别与所述行走梁、所述翻抛机本体通信连接，所述控制器用于执行上述权利要求1‑6任一项所述的面向翻抛机的交流电机控制方法。 说明书 : 一种面向翻抛机的交流电机控制方法及装置技术领域[0001] 本发明涉及交流电机控制技术领域，尤其是一种面向翻抛机的交流电机控制方法及装置。背景技术[0002] 大跨度高料层好氧发酵是有机肥规模化、高速生产的首选发酵方案，这种发酵方案能够有效处理大量有机废弃物，并显著提升生产效率。目前，由于料池的平面尺寸较大且料层深度可达2米，整个生产过程中各个区域的温度、湿度和氧气分布不均匀，导致发酵过程的均衡性控制难度增加。这种控制难度直接影响到生产品质的稳定性，常常导致不同区域同时出现发酵过度和发酵不足的情况。发酵过度会导致有机质的过度分解，影响最终产品的质量，而发酵不足则会留下未完全分解的残留物，降低有机肥的效果。此外，由于发酵过程中各区域条件的不均匀，还会导致发酵时间的浪费，进而影响生产效率。[0003] 针对大跨度高料层堆肥发酵，现有技术通常采取在堆肥槽两侧安装螺旋式翻抛机的行走梁，以解决堆肥各区域温度、湿度和氧气分布不均匀的问题。然而，现有技术所采用的行走梁及翻抛机控制策略均为平衡式控制策略，即通过精确调节系统的各个变量，使整个系统保持在一个平衡状态，所有变量都维持在设定的目标值或范围内。这种控制策略具有简单易维护的特点。[0004] 但是，高料层堆肥本身就存在堆叠不均匀的情况，且物料的种类、湿度、密度和黏性等因素会影响翻抛时的阻力。湿度越高、密度越大、黏性越强的物料，翻抛的阻力越大；相反，物料越松散或存在空腔，阻力则越小。如果阻力过大，翻抛系统容易出现设备过载、设备卡滞或设备停机等问题；而如果阻力过小，则容易导致翻抛过度和功率冗余等情况。发明内容[0005] 为解决上述现有技术问题，本发明提供了一种面向翻抛机的交流电机控制方法及装置，从而解决现有技术中因高料层堆肥本身存在堆叠不均匀的情况以及物料的种类、湿度、密度和黏性等因素而导致翻抛物料时无法充分翻抛的问题。[0006] 根据本发明一方面，提供了一种面向翻抛机的交流电机控制方法，包括：[0007] 转矩测算模块获取当前翻抛机的交流电机的转子的电磁转矩；[0008] 转矩测算模块若所述电磁转矩未处于预设转矩区间内，则生成异常信号；[0009] 翻抛机控制模块若接收到所述异常信号，则获取所述交流电机的定子的电流值；[0010] 翻抛机控制模块根据所述交流电机的定子的电流值以及所述电磁转矩，调整电磁转矩的补偿幅值变化值；[0011] 翻抛机控制模块根据调整后的电磁转矩的补偿幅值变化值，确定所述交流电机的定子的补偿电流；[0012] 翻抛机控制模块将所述交流电机的定子的补偿电流输入到所述交流电机中，以调节所述交流电机的输出功率。[0013] 在一实施例中，所述根据所述交流电机的定子的电流值以及所述电磁转矩，调整电磁转矩的补偿幅值变化值包括：[0014] 根据所述交流电机的定子的电流值以及所述电磁转矩，计算得到电磁转矩的幅值变化值；[0015] 根据所述电磁转矩的幅值变化值以及预设变化阈值，调整电磁转矩的补偿幅值变化值。[0016] 在一实施例中，所述根据所述交流电机的定子的电流值以及所述电磁转矩，计算得到电磁转矩的幅值变化值包括：[0017] 对所述交流电机的定子的电流值进行解耦处理，以得到所述定子的电流值的直流分量和所述定子的电流值的谐波分量；[0018] 确定所述定子的电流值的直流分量中的异常电流幅值和所述定子的电流值的直流分量中的异常相位；[0019] 确定所述定子的电流值的谐波分量中的异常电流幅值和所述定子的电流值的谐波分量中的异常相位；[0020] 根据所述定子的电流值的直流分量中的异常电流幅值、所述定子的电流值的直流分量中的异常相位、所述定子的电流值的谐波分量中的异常电流幅值、所述定子的电流值的谐波分量中的异常相位以及所述电磁转矩，计算得到电磁转矩的幅值变化值。[0021] 在一实施例中，所述根据所述电磁转矩的幅值变化值以及预设变化阈值，调整电磁转矩的补偿幅值变化值包括：[0022] 基于调控公式，根据所述电磁转矩的幅值变化值以及预设变化阈值，调整电磁转矩的补偿幅值变化值；其中，所述调控公式为 ， 为电磁转矩的幅值变化值， 为电磁转矩的补偿幅值变化值， 为预设变化阈值。[0023] 在一实施例中，所述翻抛机控制模块将所述交流电机的定子的补偿电流输入到所述交流电机中，以调节所述交流电机的输出功率之前，还包括：[0024] 行走梁控制模块若接收到所述异常信号，则获取所述当前翻抛机的翻抛位置；[0025] 行走梁控制模块控制行走梁在所述翻抛位置处停留预设时间段；[0026] 其中，将所述交流电机的定子的补偿电流输入到所述交流电机中，以调节所述交流电机的输出功率包括：[0027] 若所述行走梁在所述翻抛位置处停留预设时间段后，则将所述交流电机的定子的补偿电流输入到所述交流电机中，以调节所述交流电机的输出功率。[0028] 在一实施例中，面向翻抛机的交流电机控制方法还包括：[0029] 翻抛机控制模块若未接收到所述异常信号，则控制所述翻抛机以预设功率阈值进行翻抛工作。[0030] 在一实施例中，所述获取当前翻抛机的交流电机的转子的电磁转矩包括：[0031] 获取所述交流电机的定子在dq坐标系上的电感值；[0032] 获取所述交流电机的转子的旋转角度；[0033] 获取所述交流电机的定子在dq坐标系上的电流值；[0034] 根据所述交流电机的定子在dq坐标系上的电感值、所述交流电机的转子的旋转角度以及所述交流电机的定子在dq坐标系上的电流值，计算当前翻抛机的交流电机的转子的电磁转矩。[0035] 在一实施例中，所述根据调整后的电磁转矩的补偿幅值变化值，确定所述交流电机的定子的补偿电流包括：[0036] 基于优化算法，根据调整后的电磁转矩的补偿幅值变化值，确定dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的幅值、dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的相位、dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的幅值和dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的相位；[0037] 根据dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的幅值和dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的相位，确定所述补偿电流的谐波分量；[0038] 根据dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的幅值和dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的相位，确定所述补偿电流的直流分量；[0039] 根据所述补偿电流的直流分量以及所述补偿电流的谐波分量，确定所述交流电机的定子的补偿电流。[0040] 在一实施例中，所述补偿电流的直流分量的计算公式为：[0041] ，其中， 表示补偿电流的直流分量， 表示dq坐标系上的补偿电流q轴分量的幅值， 表示转子的机械位置，包括旋转角度， 表示dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的相位。[0042] 根据本申请的另一个方面，提供了一种翻抛装置，包括：[0043] 行走梁；[0044] 翻抛机本体，所述翻抛机本体设置在所述行走梁上，所述翻抛机本体沿着所述行走梁的延伸方向移动；[0045] 控制器，所述控制器分别与所述行走梁、所述翻抛机本体通信连接，所述控制器用于执行上述任一项所述的面向翻抛机的交流电机控制方法。[0046] 本发明的有益效果体现在，本发明提供了一种面向翻抛机的交流电机控制方法及装置，包括：转矩测算模块获取当前翻抛机的交流电机的转子的电磁转矩，转矩测算模块若电磁转矩未处于预设转矩区间内，则生成异常信号，翻抛机控制模块若接收到异常信号，则获取交流电机的定子的电流值，翻抛机控制模块根据交流电机的定子的电流值以及电磁转矩，调整电磁转矩的补偿幅值变化值，翻抛机控制模块根据调整后的电磁转矩的补偿幅值变化值，确定交流电机的定子的补偿电流，翻抛机控制模块将交流电机的定子的补偿电流输入到交流电机中，以调节交流电机的输出功率。本发明通过转矩测算模块对交流电机的转子转矩是否存在不平衡进行测算，若出现波动，则认为当前堆料区与当前电机工作状态不匹配，随后通过构建优化函数的形式计算所需的注入补偿电流大小，利用补偿电流平衡由阻力过大造成的转子不平衡运动所产生的异常转矩，从而实现翻抛机的稳定工作。除此之外，考虑在对翻抛机进行调整时需要一定时间，本发明使行走梁不匹配区域多停留2s以补偿计算时间（默认在电机工作状态不匹配时翻抛效果不充分或者存在卡滞现象），以达到充分翻抛。附图说明[0047] 图1为本发明所提供的面向翻抛机的交流电机控制方法的流程示意图。[0048] 图2为本发明另一实施例所提供的面向翻抛机的交流电机控制方法的流程示意图。[0049] 图3为本发明另一实施例所提供的面向翻抛机的交流电机控制方法的流程示意图。[0050] 图4为本发明另一实施例所提供的面向翻抛机的交流电机控制方法的流程示意图。[0051] 图5为本发明一实施例所提供的面向翻抛机的交流电机控制系统的结构示意图。[0052] 图6为本发明另一实施例所提供的面向翻抛机的交流电机控制系统的结构示意图。[0053] 图7是本申请一示例性实施例提供的电子设备的结构图。[0054] 附图标记说明：[0055] 10、电子设备；11、处理器；12、存储器；13、输入装置；14、输出装置。具体实施方式[0056] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。[0057] 实施例1：图1为本发明所提供的面向翻抛机的交流电机控制方法的流程示意图。图2为本发明另一实施例所提供的面向翻抛机的交流电机控制方法的流程示意图。参照图1‑图2，面向翻抛机的交流电机控制方法包括：[0058] S110：转矩测算模块获取当前翻抛机的交流电机的转子的电磁转矩。[0059] 在本发明实施例中，为了可以确定交流电机的转子转矩是否存在不平衡，且可知不平衡转子产生的离心力与机械转子转速的平衡成正比，因此通过分析电机转速振荡确定转子不平衡引即的转矩幅值，即电磁转矩。其中，离心力是由旋转运动所引起的，它与旋转速度有关。由于离心力是对速度变化的反应，它自然与速度的平方相关。这是因为在圆周运动中，物体的加速度（中心向加速度）与速度的平方成正比。[0060] 本发明提供在dq轴上的电磁转矩 ，其计算公式为：[0061] ，其中，K为转子极对， 表示dq轴框架中的定子电感， 表示dq轴框架中的转子磁链，T表示转置， 表示dq轴框架中的定子电流，为转子的机械位置，包括旋转角度。当转子绕中心点匀速旋转时，它与重心保持恒定的径向距离，并沿圆周路径切向运动，只受到径向速度方向连续变化所产生的向心力。然而，当转子受到不均匀的阻力时，会产生不平衡力矩，使转子的几何中心偏离旋转中心，当转子中心与旋转中心不重合时，转子就会出现不平衡，进而导致电磁转矩 出现波动。其中，转子的机械位置可以通过旋转编码器测量。[0062] S120：转矩测算模块若电磁转矩未处于预设转矩区间内，则生成异常信号。[0063] 在本发明实施例中，若电磁转矩未处于预设转矩区间内，即电磁转矩出现波动时，也就是说明转子产生了不平衡力矩，使转子的几何中心偏离旋转中心。因此若电磁转矩未处于预设转矩区间内，则生成异常信号，并将异常信号发送到其他模块中，触发其他模块的功能。[0064] S130：翻抛机控制模块若接收到异常信号，则获取交流电机的定子的电流值。[0065] 在本发明实施例中，由于不平衡转子会引起机械振动，这些振动会通过机械结构传递到电机的定子。机械振动会导致定子与转子之间的气隙变化，这种变化会影响电机的电磁场分布，从而影响定子电流。另外，不平衡引起的振动通常表现为特定的频率成分（通常是转子旋转频率及其谐波）。通过对定子电流进行频谱分析，可以识别出这些特定的频率成分，从而确定出由转子不平衡引起的参数。[0066] S140：翻抛机控制模块根据交流电机的定子的电流值以及电磁转矩，调整电磁转矩的补偿幅值变化值。[0067] 在本发明实施例中，通过交流电机的定子的电流值以及电磁转矩，可以计算得到电磁转矩的幅值变化值，然后根据电磁转矩的幅值变化值以及预设变化阈值，确定电磁转矩的补偿幅值变化值。[0068] 具体地，步骤S140可以包括如下步骤：[0069] S141：根据交流电机的定子的电流值以及电磁转矩，计算得到电磁转矩的幅值变化值。[0070] 在本发明实施例中，电磁转矩是电机运行的一个关键参数，它直接反映了电机的工作状态。通过计算转矩的幅值变化，可以了解电机在不同运行条件下的表现，如启动、加速、减速和稳态运行等，因此通过交流电机的定子的电流值以及电磁转矩，计算得到电磁转矩的幅值变化值。[0071] S142：根据电磁转矩的幅值变化值以及预设变化阈值，调整电磁转矩的补偿幅值变化值。[0072] 在本发明实施例中，为了对交流电机在补偿电流时可以将误差控制在非常小的范围内，从而提高系统的精确度和稳定性，因此设定误差的极小值，即预设变化阈值，保证不论电磁矩阵发生多大的变化，通过适当的补偿，都可以将误差控制在非常小的范围内，从而提高系统的精确度和稳定性。[0073] S150：翻抛机控制模块根据调整后的电磁转矩的补偿幅值变化值，确定交流电机的定子的补偿电流。[0074] 在本发明实施例中，因为交流电机的定子电流直接影响电机的电磁转矩，而通过精确控制定子电流，可以实现对电磁转矩的准确控制和补偿，所以需要确定交流电机的定子的补偿电流。补偿电流是用来调整和校正实际定子电流，使其达到期望的电流值，从而产生正确的电磁转矩。例如，如果实际定子电流由于干扰或其他因素偏离了期望值，通过补偿电流可以将实际电流重新校正到期望值。[0075] S160：翻抛机控制模块将交流电机的定子的补偿电流输入到交流电机中，以调节交流电机的输出功率。[0076] 在本发明实施例中，通过精确控制并调整交流电机定子的补偿电流，产生相应的电磁转矩，可以有效对抗转子不平衡引起的振动和离心力。这样不仅解决了转子的机械不平衡问题，同时还提升了电机的运行稳定性、效率和寿命。[0077] 具体地，将交流电机的定子的补偿电流输入到交流电机，以使电机运转周期内生成补偿电磁转矩，平衡转子的离心力，从而减小或消除振动。[0078] 另外，当将补偿电流输入到交流电机的时间段满足预设输入时间段后，翻抛机控制模块生成停止指令以停止将补偿电流输入到交流电机中，且翻抛机控制模块若未接收到异常信号后，则说明当前进行翻抛的堆肥区域阻力正常，并控制翻抛机以预设功率阈值工作。[0079] 本发明提供了一种面向翻抛机的交流电机控制方法，包括：转矩测算模块获取当前翻抛机的交流电机的转子的电磁转矩，转矩测算模块若电磁转矩未处于预设转矩区间内，则生成异常信号，翻抛机控制模块若接收到异常信号，则获取交流电机的定子的电流值，翻抛机控制模块根据交流电机的定子的电流值以及电磁转矩，调整电磁转矩的补偿幅值变化值，翻抛机控制模块根据调整后的电磁转矩的补偿幅值变化值，确定交流电机的定子的补偿电流，翻抛机控制模块将交流电机的定子的补偿电流输入到交流电机中，以调节交流电机的输出功率。本发明通过转矩测算模块对交流电机的转子转矩是否存在不平衡进行测算，若出现波动，则认为当前堆料区与当前电机工作状态不匹配，随后通过构建优化函数的形式计算所需的注入补偿电流大小，利用补偿电流平衡由阻力过大造成的转子不平衡运动所产生的异常转矩，从而实现翻抛机的稳定工作。除此之外，考虑在对翻抛机进行调整时需要一定时间，本发明使行走梁不匹配区域多停留2s以补偿计算时间（默认在电机工作状态不匹配时翻抛效果不充分或者存在卡滞现象），以达到充分翻抛。[0080] 实施例2：在一实施例中，S141可具体实施为：对交流电机的定子的电流值进行解耦处理，以得到定子的电流值的直流分量和定子的电流值的谐波分量；确定定子的电流值的直流分量中的异常电流幅值和定子的电流值的直流分量中的异常相位；确定定子的电流值的谐波分量中的异常电流幅值和定子的电流值的谐波分量中的异常相位；根据定子的电流值的直流分量中的异常电流幅值、定子的电流值的直流分量中的异常相位、定子的电流值的谐波分量中的异常电流幅值、定子的电流值的谐波分量中的异常相位以及电磁转矩，计算得到电磁转矩的幅值变化值。[0081] 在本发明实施例中，在交流电机中，对定子的电流值进行解耦可以确定出由转子不平衡导致的电流幅值和相位，解耦方法用于将复杂的电流控制问题简化，使各部分的控制更加独立和清晰。[0082] 具体地，对交流电机的定子的电流值进行解耦处理，从而得到定子的电流值的直流分量和定子的电流值的谐波分量。其中，解耦处理方法通过把交流电机的定子的电流值分成为d轴分量（谐波分量）和q轴分量（直流分量），可以独立控制电机的磁链和转矩。转子不平衡会导致电流中的特定变化特征，这些特征在解耦后的d轴分量和q轴分量中变得更加明显和易于检测。不平衡的转子会在定子产生周期性的力矩波动，这些波动反映在定子电流的幅值和相位上。通过解耦，可以分别观察到d轴分量和q轴分量的电流幅值和相位变化，从而可以快速的确定出定子的电流值的直流分量中的异常电流幅值和定子的直流分量中的异常相位，以及确定出定子的电流值的谐波分量中的异常电流幅值和定子的电流值的谐波分量中的异常相位。然后根据定子的电流值的直流分量中的异常电流幅值、定子的电流值的直流分量中的异常相位、定子的电流值的谐波分量中的异常电流幅值、定子的电流值的谐波分量中的异常相位以及电磁转矩，计算得到电磁转矩的幅值变化值。[0083] 其中，定子的电流值表示为 ，定子的电流值的直流分量表示为：，其中， 为解耦后的直流分量， 表示定子正常工作时q轴分量的电流值， 表示直流分量中由转子不平衡引起的电流幅值，即直流分量中的异常电流幅值， 表示直流分量中由转子不平衡引起的相位，即直流分量中的异常相位， 表示转子的机械位置，包括旋转角度。[0084] 其中，定子的电流值的谐波分量表示为：；[0085] 其中， 为解耦后的谐波分量， 表示定子正常工作时d轴分量的电流值， 表示为谐波分量中由转子不平衡引起的电流幅值，即谐波分量中的异常电流幅值， 表示为谐波分量中由转子不平衡引起的相位，即谐波分量中的异常相位。[0086] 根据定子的电流值的直流分量中的异常电流幅值、定子的电流值的直流分量中的异常相位、定子的电流值的谐波分量中的异常电流幅值、定子的电流值的谐波分量中的异常相位以及电磁转矩，计算得到电磁转矩的幅值变化值，其中，电磁转矩的幅值变化值的计算公式为：[0087] ；其中， 表示为电磁转矩的幅值变化值，k表示转子极对, 表示直流分量中由转子不平衡引起的电流幅值, 表示为谐波分量中由转子不平衡引起的电流幅值, ，但 （d轴框架中的定子电感）和 （q轴框架中的定子电感）测量难度大，即 的两个分量测量难度大，因此， 表示dq轴框架中的定子电感， 表示dq轴框架中的转子磁链， 表示定子正常工作时d轴分量的电流值， 表示转子的机械位置，包括旋转角度， 表示为谐波分量中由转子不平衡引起的相位， 表示直流分量中由转子不平衡引起的相位。[0088] 实施例3：在一实施例中，S142可具体实施为：基于调控公式，根据电磁转矩的幅值变化值以及预设变化阈值，确定电磁转矩的补偿幅值变化值；其中，调控公式为， 为电磁转矩的幅值变化值， 为电磁转矩的补偿幅值变化值， 为预设变化阈值。[0089] 在本发明实施例中，根据调控公式 可知， 和 均为固定的值，因此调整 的值，使调控公式成立。也就是说，在调整电磁转矩的补偿幅值变化值中，需要保证电磁转矩的幅值变化值与电磁转矩的补偿幅值变化值之间的和值的绝对值小于预设变化阈值，其中，预设变化阈值为极小值。[0090] 可以理解的是，电磁矩阵的实际幅值变化与补偿变化值相加之后超过极小值，则可能导致在调整电机的输出功率时的误差超出允许范围。并且幅值变化太大可能消耗过大的能量，通过电磁转矩的幅值变化值与电磁转矩的补偿幅值变化值之间的和值的绝对值小于预设变化阈值，从而使能量消耗在可接受的范围内。因此通过考虑初始变化和补偿值的总和，可以有效地设计一个容错机制，使得系统更具鲁棒性。即使某个阶段的变化值过大，也可以通过相应的补偿值将其控制在合理范围内。[0091] 实施例4：图3为本发明另一实施例所提供的面向翻抛机的交流电机控制方法的流程示意图。参照图3，面向翻抛机的交流电机控制方法还可以包括：[0092] S170：行走梁控制模块若接收到异常信号，则获取当前翻抛机的翻抛位置。[0093] 在本发明实施例中，在翻抛机控制模块计算注入电流时，需要一定的计算时间，如果此时行走梁控制模块控制行走梁承载翻抛机行走，那么在转子不平衡导致电机异常时，翻抛机在当前的翻抛位置无法充分翻抛，因此当行走梁控制模块接收异常信号时，获取当前翻抛机的翻抛位置，也就是说翻抛机需要在该翻抛位置进行翻抛时，转子出现不平衡的问题导致物料的翻抛不充分。[0094] S180：行走梁控制模块控制行走梁在翻抛位置处停留预设时间段。[0095] 在本发明实施例中，设定预设时间段，控制行走梁在翻抛位置处停留预设时间段，从而为翻抛机控制模块提供一定的计算时间。其中，预设时间段为2秒。[0096] S160可以包括：S161：若行走梁在翻抛位置处停留预设时间段后，则将交流电机的定子的补偿电流输入到交流电机中，以调节交流电机的输出功率。[0097] 在本发明实施例中，行走梁在翻抛位置处停留预设时间段后，也就是说在此时间段内翻抛机控制模块计算出了交流电机的定子的补偿电流，那么将交流电机的定子的补偿电流输入到交流电机中，以调节交流电机的输出功率，从而使交流电机的输出功率增大可以对物料进行充分翻抛。[0098] 实施例5：图4为本发明另一实施例所提供的面向翻抛机的交流电机控制方法的流程示意图。参照图4，面向翻抛机的交流电机控制方法还可以包括：[0099] S190：翻抛机控制模块若未接收到异常信号，则控制翻抛机以预设功率阈值进行翻抛工作。[0100] 在本发明实施例中，翻抛机控制模块首先判断是否接受到了转矩测算模块所发送的异常信号，若未接收到异常信号，则翻抛机控制模块采取预设功率阈值控制翻抛机进行翻抛工作，预设功率阈值为人工堆肥后（现有堆肥大多为机器堆肥），使用翻抛机达到最优效果所需要的功率值，记为 。[0101] 实施例6：在一实施例中，S110可具体实施为：获取交流电机的定子在dq坐标系上的电感值；获取交流电机的转子的旋转角度；获取交流电机的定子在dq坐标系上的电流值；根据交流电机的定子在dq坐标系上的电感值、交流电机的转子的旋转角度以及交流电机的定子在dq坐标系上的电流值，计算当前翻抛机的交流电机的转子的电磁转矩。[0102] 在本发明实施例中，为了可以确定交流电机的转子转矩是否存在不平衡，且可知不平衡转子产生的离心力与机械转子转速的平衡成正比，因此通过分析电机转速振荡确定转子不平衡引即的转矩幅值，即电磁转矩。其中，离心力是由旋转运动所引起的，它与旋转速度有关。由于离心力是对速度变化的反应，它自然与速度的平方相关。这是因为在圆周运动中，物体的加速度（中心向加速度）与速度的平方成正比。[0103] 本发明提供在dq轴上的电磁转矩 （交流电机的转子的电磁转矩），其计算公式为：[0104] ，其中，K为转子极对， 表示dq轴框架中的定子电感（或者可以表示为交流电机的定子在dq坐标系上的电感值），T表示转置， 表示dq轴框架中（或者dq坐标系上）的转子磁链， 表示dq轴框架中的定子电流（或者可以表示为在dq坐标系上的电流值）， 为转子的机械位置，包括旋转角度。当转子绕中心点匀速旋转时，它与重心保持恒定的径向距离，并沿圆周路径切向运动，只受到径向速度方向连续变化所产生的向心力。然而，当转子受到不均匀的阻力时，会产生不平衡力矩，使转子的几何中心偏离旋转中心，当转子中心与旋转中心不重合时，转子就会出现不平衡，进而导致电磁转矩 出现波动。[0105] 实施例7：在一实施例中，S150可具体实施为：基于优化算法，根据调整后的电磁转矩的补偿幅值变化值，确定dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的幅值、dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的相位、dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的幅值和dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的相位；根据dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的幅值和dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的相位，确定补偿电流的直流分量；根据dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的幅值和dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的相位，确定补偿电流的谐波分量；根据补偿电流的直流分量以及补偿电流的谐波分量，确定交流电机的定子的补偿电流。[0106] 在本发明实施例中，基于电磁转矩的补偿幅值变化值的公式，并采用优化算法可以求解出最优的dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的幅值和dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的相位、dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的幅值和dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的相位，从而可以计算出最优的补偿电流的谐波分量和最优的补偿电流的直流分量。其中，优化算法可以为牛顿法。[0107] 实施例8：在一实施例中，补偿电 流的直流分量的计算公式为：，其中， 表示补偿电流的直流分量， 表示dq坐标系上的补偿电流q轴分量的幅值， 表示转子的机械位置，包括旋转角度， 表示dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的相位。[0108] 实施例9：在一实施例中，补偿电 流的谐波分量的计算公式为：，其中， 表示补偿电流的谐波分量， 表示dq坐标系上的补偿电流d轴分量的幅值， 表示转子的机械位置，包括旋转角度， 表示为dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的相位。[0109] 在本发明实施例中，本发明采取引入新的谐波电流（补偿电流）的形式以实现对电磁转矩的平衡，新的谐波电流（补偿电流）的两个分量可表示为：[0110] ；其中， 表示补偿电流的直流分量， 表示dq坐标系上的补偿电流q轴分量的幅值， 表示转子的机械位置，包括旋转角度， 表示dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的相位。[0111] ，其中， 表示补偿电流的谐波分量， 表示dq坐标系上的补偿电流d轴分量的幅值， 表示转子的机械位置，包括旋转角度， 表示为dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的相位。[0112] 其中，根据 和的公式中可以确定出造成转矩变化的根本原因是和 ，因此通过补偿电流对转子不平衡的抑制。[0113] 本申请提供一种翻抛装置，包括：行走梁以及翻抛机本体，翻抛机本体设置在行走梁上，翻抛机本体沿着行走梁的延伸方向移动。[0114] 图5为本发明一实施例所提供的面向翻抛机的交流电机控制系统的结构示意图。参照图5，面向翻抛机的交流电机控制系统包括：[0115] 转矩测算模块，用于获取当前翻抛机的交流电机的转子的电磁转矩；若电磁转矩未处于预设转矩区间内，则生成异常信号；若接收到异常信号，则获取交流电机的定子的电流值；[0116] 翻抛机控制模块，用于根据交流电机的定子的电流值以及电磁转矩，调整电磁转矩的补偿幅值变化值；根据调整后的电磁转矩的补偿幅值变化值，确定交流电机的定子的补偿电流；将交流电机的定子的补偿电流输入到交流电机中，以调节交流电机的输出功率。[0117] 本发明提供了一种面向翻抛机的交流电机控制系统，包括：转矩测算模块获取当前翻抛机的交流电机的转子的电磁转矩，若电磁转矩未处于预设转矩区间内，则生成异常信号，若接收到异常信号，则获取交流电机的定子的电流值，翻抛机控制模块根据交流电机的定子的电流值以及电磁转矩，调整电磁转矩的补偿幅值变化值；根据调整后的电磁转矩的补偿幅值变化值，确定交流电机的定子的补偿电流，将交流电机的定子的补偿电流输入到交流电机中，以调节交流电机的输出功率。本发明通过转矩测算模块对交流电机的转子转矩是否存在不平衡进行测算，若出现波动，则认为当前堆料区与当前电机工作状态不匹配，随后通过构建优化函数的形式计算所需的注入补偿电流大小，利用补偿电流平衡由阻力过大造成的转子不平衡运动所产生的异常转矩，从而实现翻抛机的稳定工作。除此之外，考虑在对翻抛机进行调整时需要一定时间，本发明使行走梁不匹配区域多停留2s以补偿计算时间（默认在电机工作状态不匹配时翻抛效果不充分或者存在卡滞现象），以达到充分翻抛。[0118] 图6为本发明另一实施例所提供的面向翻抛机的交流电机控制系统的结构示意图。参照图6，翻抛机控制模块可具体配置为：根据交流电机的定子的电流值以及电磁转矩，计算得到电磁转矩的幅值变化值；根据电磁转矩的幅值变化值以及预设变化阈值，调整电磁转矩的补偿幅值变化值。[0119] 在一实施例中，翻抛机控制模块可具体配置为：对交流电机的定子的电流值进行解耦处理，以得到定子的电流值的直流分量和定子的电流值的谐波分量；确定定子的电流值的直流分量中的异常电流幅值和定子的电流值的直流分量中的异常相位；确定定子的电流值的谐波分量中的异常电流幅值和定子的电流值的谐波分量中的异常相位；根据定子的电流值的直流分量中的异常电流幅值、定子的电流值的直流分量中的异常相位、定子的电流值的谐波分量中的异常电流幅值、定子的电流值的谐波分量中的异常相位以及电磁转矩，计算得到电磁转矩的幅值变化值。[0120] 在一实施例中，翻抛机控制模块可具体配置为：基于调控公式，根据电磁转矩的幅值变化值以及预设变化阈值，调整电磁转矩的补偿幅值变化值；其中，调控公式为， 为电磁转矩的幅值变化值， 为电磁转矩的补偿幅值变化值， 为预设变化阈值。[0121] 在一实施例中，面向翻抛机的交流电机控制系统还可以包括：行走梁控制模块，用于若接收到异常信号，则获取当前翻抛机的翻抛位置；控制行走梁在翻抛位置处停留预设时间段；翻抛机控制模块可具体配置为：若行走梁在翻抛位置处停留预设时间段后，则将交流电机的定子的补偿电流输入到交流电机中，以调节交流电机的输出功率。[0122] 在一实施例中，面向翻抛机的交流电机控制系统可具体配置为：翻抛机控制模块若未接收到异常信号，则控制翻抛机以预设功率阈值进行翻抛工作。[0123] 在一实施例中，转矩测算模块可具体配置为：获取交流电机的定子在dq坐标系上的电感值；获取交流电机的转子的旋转角度；获取交流电机的定子在dq坐标系上的电流值；根据交流电机的定子在dq坐标系上的电感值、交流电机的转子的旋转角度以及交流电机的定子在dq坐标系上的电流值，计算当前翻抛机的交流电机的转子的电磁转矩。[0124] 在一实施例中，翻抛机控制模块可具体配置为：基于优化算法，根据调整后的电磁转矩的补偿幅值变化值，确定dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的幅值和dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的相位；基于优化算法，根据调整后的电磁转矩的补偿幅值变化值，确定dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的幅值和dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的相位；根据dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的幅值和dq坐标系上的补偿电流的d轴分量的相位，确定补偿电流的谐波分量；根据dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的幅值和dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的相位，确定补偿电流的直流分量；根据补偿电流的直流分量以及补偿电流的谐波分量，确定交流电机的定子的补偿电流。[0125] 在一实施例中，补偿电流的直流分量的计算公式为：[0126] ，其中， 表示补偿电流的直流分量， 表示dq坐标系上的补偿电流q轴分量的幅值， 表示转子的机械位置，包括旋转角度， 表示dq坐标系上的补偿电流的q轴分量的相位。[0127] 图7图示了根据本申请实施例的电子设备的框图。[0128] 如图7所示，电子设备10包括一个或多个处理器11和存储器12。[0129] 处理器11可以是中央处理单元（CPU）或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备10中的其他组件以执行期望的功能。[0130] 存储器12可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器（RAM）和/或高速缓冲存储器（cache）等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器（ROM）、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器11可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本申请的各个实施例的面向翻抛机的交流电机控制方法以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储诸如输入信号、信号分量、噪声分量等各种内容。[0131] 在一个示例中，电子设备10还可以包括：输入装置13和输出装置14，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构（未示出）互连。[0132] 在该电子设备10是单机设备时，该输入装置13可以是通信网络连接器，用于从第一设备和第二设备接收所采集的输入信号。[0133] 此外，该输入装置13还可以包括例如键盘、鼠标等等。[0134] 该输出装置14可以向外部输出各种信息，包括确定出的距离信息、方向信息等。该输出装置14可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。[0135] 当然，为了简化，图7中仅示出了该电子设备10中与本申请有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备10还可以包括任何其他适当的组件。[0136] 所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。[0137] 所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD‑ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。[0138] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

专利地区：四川

专利申请日期：2024-07-30

专利公开日期：2024-10-22

专利公告号：CN118554831B