[发明专利]一种永磁同步电机微步驱动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机微步驱动控制方法，特别是一种太阳帆板驱动装置采用永磁同步电机驱动进行微步驱动的控制方法。

背景技术

为了满足航天器在轨工作的能源需求，大多数航天器都采用帆板式太阳电池阵，为了太阳电池的利用率尽可能高，通常采用太阳帆板驱动装置来驱动太阳帆板实现对日定向。太阳帆板驱动装置采用永磁同步电机直接驱动闭环控制方案，驱动机构与挠性负载之间不设减速装置，负载的任何特性和扰动都将毫无保留的传递至驱动电机的输出轴。通常情况下，太阳帆板的惯量一般都非常大，且具有弱阻尼、大挠性等特点，使得帆板驱动实现高性能闭环控制已非常困难，容易使得控制变得不稳定。

《永磁同步电机多开关HALL的微步进标定方法及其矢量控制系统》(微电机，2009，第42卷，第10期)针对一种使用大减速比减速器的卫星天线指向机构采用永磁同步电机驱动方案提出了采用步进控制的开关HALL输出信号与电机磁极位置标定的方法，应用SVPWM输出方式输出特定转角的电压矢量，实现360度电角度的65536划分，本质上也还是一种VVVF的开环控制方案。

《基于矩角控制的永磁同步电机位置控制系统》(电工技术学报，2006，第21卷，第1期)、《基于矩角控制的PMSM伺服系统仿真和设计》(电力电子技术，2012，第46卷，第8期)等文献采用的分析方法虽然都是根据电机的矩角特性，来实现永磁同步电机的位置控制，但控制量是直接控制电机的三相控制电流、直接对三相电流进行离散化控制，因此这种控制方法与定子电流矢量的矩角控制对应的物理意义并不明显。

专利《基于SVPWM调制的永磁同步电机开环控制方法及系统》对于每个给定的定子电源频率通过查找定子电压和定子电源频率的二维向量表来查找给定的定子电源频率对应的定子电压的幅值，该二维向量表根据分段式压频比曲线预先设定，即提供的二维向量表中的定子电压和定子电源频率的比值不是一个常值，而且在不同的区间段是不同的，通过补偿V/F曲线直接输出电压矢量来实现开环控制。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，解决了现有的太阳帆板驱动机构采用永磁同步电机直接驱动闭环控制方案，在面对负载惯量大、弱阻尼、大挠性等情况时具有控制不稳定的缺陷，提出了一种永磁同步电机微步驱动控制方法，对于大惯性负载具有很好的定位性能，而且鲁棒性强、可靠性高、控制效果好。

本发明的技术解决方案是：一种永磁同步电机微步驱动控制方法，包括如下步骤：

(1)检测永磁同步电机转子当前位置，并记为永磁同步电机转子位置初始值θ₀，计算得到转子下一时刻的位置θ_ref为

θref=θ0+ωet-π2]]>

其中，ω_e为永磁同步电机定子电流矢量旋转电角速度，t为永磁同步电机微步驱动控制周期；

(2)使用两个电流传感器检测永磁同步电机定子的电流值，并记为i_a、i_b，进而得到永磁同步电机的定子三相电流i_a、i_b、i_c，对三相电流i_a、i_b和i_c进行3/2坐标变换，得到两相静止坐标系下的电流分量i_α、i_β为