[发明专利]无位置传感器电机控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种无位置传感器电机控制系统，其特征在于，包括：

高频电压信号注入单元，用于向同步旋转d-q坐标系中的d轴注入高频电压信号

Park逆变换单元，用于接收d轴注入的电压信号 并利用Park逆变换得到静止坐标系上的电压矢量 其中 为0；

空间电压矢量脉宽调制算法单元，用于根据所述电压矢量 采用空间电压矢量脉宽调制算法生成功率器件脉宽信号；

电压源逆变器，根据所述功率器件脉宽信号产生三相电流 和高频注入信号 发送给永磁同步电机；

带通滤波器，用于将三相电流 信号滤除，保留高频注入信号 

Clarke变换单元和Park变换单元，用于将高频注入信号 依次进行Clarke变换和Park变换，得到电流 

转子位置观测器单元，通过对电流 进行信号处理获得转子的位置和速度。

2.根据权利要求1所述的无位置传感器电机控制系统，其特征在于，所述转子位置观测器单元包括：

乘法器、低通滤波器、PI调节器和微分器；

所述乘法器将所述电流 与高频正弦信号sinω_it相乘；

所述低通滤波器用于过滤电流中的高频注入信号，得到转子位置估计器的输入信号 根

据比例关系可获得转子位置的估计值θ_r；

所述PI调节器用于使电流无稳态误差；

所述微分器用于对转子位置的估计值θ_r进行微分，获得转子角速度 。

3.根据权利要求1所述的无位置传感器电机控制系统，其特征在于，所述带通滤波器和Clarke变换单元之间设置有放大器模块，用于放大由带通滤波器过滤后的高频信号。

4.根据权利要求1或2或3所述的无位置传感器电机控制系统，其特征在于，还包括电流反馈装置，它具体包括低通滤波器、Clarke变换单元、Park变换单元： 

所述低通滤波器用于将永磁同步电机电流中的高频注入信号过滤，保留电机的三相电流；

所述Clarke变换单元和Park变换单元将电机的三相电流变换为d-q坐标系下的电流。

5.根据权利要求1或2或3所述的无位置传感器电机控制系统，其特征在于，所述Park逆变换单元根据下式将 和 得到 和 

。

6.一种无位置传感器电机控制方法，包括：

在同步旋转d-q坐标系中的d轴注入高频电压信号

高频电压信号 和 进行Park逆变换得到静止坐标系上的电压矢量 和 其中 为0；

根据所述电压矢量 和 采用空间电压矢量脉宽调制算法生成功率器件脉宽信号；

根据所述功率器件脉宽信号通过电压源逆变器产生三相电流和高频电流信号 

三相电流与高频电流信号 输入到带通滤波器，将三相电流信号滤除，保留高频电流信号；

高频电流信号 依次进行Clarke变换和Park变换，得到电流 

根据转子位置观测器模块对电流 进行信号处理获得转子的位置和速度。

7.根据权利要求6所述的无位置传感器电机控制方法，其特征在于，所述转子位置观测器模块的工作步骤具体包括：

电流 与高频正弦信号sinω_it相乘；

根据低通滤波器滤波得到转子位置估计器的输入信号 根据正比关系可获得转子位置的估计值θ_r；

根据PI调节器使θ_r无稳态误差；

对转子位置的估计值θ_r进行微分，获得转子角速度 

将θ_r和 反馈给控制系统，实现对无位置传感器电机转速的控制。 

8.根据权利要求6所述的无位置传感器电机控制方法，其特征在于，对带通滤波器滤波后的高频信号利用放大器放大。

9.根据权利要求6或7或8所述的无位置传感器电机控制方法，其特征在于，还包括电流反馈装置，它具体包括低通滤波器、Clarke变换单元、Park变换单元：

根据低通滤波器滤波得到永磁同步电机电流中的三相电流；

三相电流进行Clarke变换和Park变换后变换为d-q坐标系下的电流，用以和目标电流比较，实现对电机中电流的调节。

10.根据权利要求6或7或8所述的无位置传感器电机控制方法，其特征在于，所述 和 进行Park逆变换具体是指：

根据下式由 和 得到 和 

。