[发明专利]采用无速度传感器技术的电动变桨距驱动系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动变桨距驱动系统及方法，特别是涉及一种采用无速度传感器技术的电动变桨距驱动系统及方法。

背景技术

当前的电动变桨距系统主要由伺服电动机驱动器、备用电源系统、伺服电动机、变桨控制器、电动机检测等模块组成，如图1所示，其中，驱动器需采用检测元件对变桨电动机的转速与转子位置进行检测，如图2所示，当前变桨距驱动器主要采用两种速度位置检测方式：1、旋转变压器；2、光电编码器。旋转变压器是一种将角位移转换为电信号的位移传感器,也是能进行坐标换算和函数运算的解算元件，但是旋转变压器的输出信号为模拟量，必须与旋转变压器数字转换器(RCD)配合使用，将其转换成数字量，其结构相对复杂。光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，也是目前应用最多的传感器，但是其存在精度在恶劣环境中较差，需消除机械间隙带来的误差的缺陷。

综上所述，当前电动变桨距驱动系统采用检测元件对变桨电动机的转速与转子位置进行检测，系统结构复杂，端子间连接较多，这样导致故障点较多，系统可靠性较差，并且系统体积较大，占用了宝贵的轮毂空间。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之一目的在于提供一种采用无速度传感器技术的电动变桨距驱动系统及方法，将无速度传感器技术运用于电动变桨距系统中，不再采用以往的旋转变压器、光电编码器、霍尔传感器等检测元件，降低系统成本，减少系统端子间的连线，提高了系统可靠性。

为达上述及其它目的，本发明提出一种采用无速度传感器技术的电动变桨距驱动系统，包括Clark坐标变换模块、滑模观测模块、第一加法器、第一PI比例积分器、第二加法器、第二PI比例积分器、PARK变换模块、第三PI比例积分器、第三加法器、PARK逆变换模块、SVPWM模块、阶段电压重建模块、不控整流及电压逆变模块，风机输出的三相交流电经过该不控整流输出直流电压，该直流电压连接至该电压逆变模块，该电压逆变模块输出三相交流电，该三相交流电连接至变桨永磁同步电机和电网，测量得到的该变桨永磁同步电机的三相电流(i_A/i_B/i_C)连接至该Clark坐标变换模块，经Clark坐标变换计算出两相静止坐标系下的电流(i_sα/i_sβ)，测量得到的该变桨永磁同步电机的端电压(V_dc)连接至该阶段电压重建模块，在该SVPWM模块生成的PWM脉冲控制下将端电压(V_dc)转换成旋转的三相电压，再转换成两相静止坐标系下的电压(u_sα/u_sβ)，两相静止坐标系下的电流(i_sα/i_sβ)和电压(u_sα/u_sβ)连接至该滑模观测模块和该PARK变换模块，该滑模观测模块计算出转子磁通位置(θ)及转子转速(w_r)，该滑模观测模块计算出的转子磁通位置(θ)连接至该PARK变换模块和该PARK逆变换模块，转子转速(w_r)被送至该第一加法器与一设定的转子转速(w_r*)比较，其差值连接至该第一PI比例积分器，经该第一PI比例积分器比例积分后输出两相旋转坐标q轴电流(i_sqref)，该输出连接至该第二加法器与该PARK变换模块输出的两相旋转坐标q轴电流(i_sq)比较，该两相旋转坐标q轴电流差值连接至该第二PI比例积分器计算出两相旋转坐标q轴电压(u_sqref)，该PARK变换模块在该滑模观测模块计算出的转子磁通位置(θ)和该Clark坐标变换模块计算出的两相静止坐标系下的电流(i_sα/i_sβ)控制下输出两相旋转坐标d轴电流(i_sd)和q轴电流(i_sq)，该两相旋转坐标d轴电流(i_sd)连接至该第三加法器与风机主控制器的设定值(I_dref)比较，其输出连接至该第三PI比例积分器，该第三PI比例积分器输出两相旋转坐标d轴电压(u_sdref)，该两相旋转坐标d轴电压(u_sdref)和q轴电压(u_sqref)及该转子磁通位置θ被连接至该PARK逆变换模块将两相旋转dq坐标下的电压转换为两相静止αβ坐标下的电压，其输出连接至该SVPWM模块产生PWM控制信号，该PWM控制信号连接至该电压逆变模块以将该不控整流输出的直流变换为三相交流输出。