[发明专利]永磁同步电机准无传感器位置伺服控制装置及方法

权利要求书

1.永磁同步电机准无传感器位置伺服控制装置，其特征是：包括PI调节器（3）、IPark变换模块（4）、空间矢量调制模块（5）、三相逆变器（6）、永磁同步电机（12）、HALL（15）、准无传感器控制模块（14）、第三减法器、第四减法器、第五减法器和位置/速度一体化控制器（13）；所述HALL（15）为HALL传感器； 

所述HALL（15）设置在永磁同步电机（12）本体上，永磁同步电机（12）工作时，通过HALL（15）输出离散的HALL位置信号

所述准无传感器控制模块（14）接受离散的HALL位置信号q轴电压给定u_q和d轴电压给定u_d，经准无传感器控制模块（14）运算后，输出实际的转子位置信号θ_m、实际的d轴电流信号i_d、实际的q轴电流信号i_q和永磁同步电机（12）的负载力矩T_L； 

所述第五减法器接受给定位置信号θ_m^*和转子位置信号θ_m，并对两者作差运算输出位置误差信号θ_m^*-θ_m； 

所述位置/速度一体化控制器（13）接受位置误差信号θ_m^*-θ_m、实际的q轴电流信号i_q和负载力矩T_L，经运算输出永磁同步电机（12）的给定的q轴电流信号

所述第三减法器接受给定的q轴电流信号和实际的q轴电流信号i_q，并对两者作差运算输出q轴电流的误差信号

所述第四减法器接受给定的d轴电流信号和实际的d轴电流信号i_d，并对两者作差运算输出d轴电流的误差信号

所述PI调节器（3）分别接受d轴电流的误差信号和q轴电流的误差信号并经运算分别输出q轴电压给定u_q和d轴电压给定u_d； 

所述IPark变换模块（4）接受q轴电压给定u_q和d轴电压给定u_d，经运算输出静止两相坐标系下的电压分量u_α和电压分量u_β； 

所述空间矢量调制模块（5）接受静止两相坐标系下的电压分量u_α和电压分量u_β输入，经运算输出三相逆变器（6）的六路控制信号； 

所述三相逆变器（6）接受空间矢量调制模块（5）输出的六路控制信号，驱动永磁同步电机（12）运行。 

2.根据权利要求1所述永磁同步电机准无传感器位置伺服控制装置，其特征是：位置/速度一体化控制器（13）的实现方法如下； 

第一步，获得电机的运动方程为： 

第二步，取系统的状态变量： 

结合式（1）、式（2）得： 

第三步，令F=-T_L/J，则永磁同步电机位置伺服系统的状态方程为： 

第四步，取类似PD调节器的滑模面设计为： 

s=c₁x₁+c₂x₂    （5） 

第五步，选取控制律： 

第六步，得交轴电流的控制函数为： 

所述为给定的q轴电流信号， 

根据以上公式就可实现位置/速度的一体化控制； 

所述T_e为永磁同步电机（12）的输出转矩，J为电机惯量，P为电机极对数，Ψ_a为永磁体磁链，c₁和c₁为常数。