[发明专利]一种永磁同步电机通用控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机通用控制系统及其控制方法，包括控制板和驱动板；控制板包括电机控制器模块，驱动板包括智能功率模块、母线电压检测电路、直流链路电流检测电路、相电流检测电路、编码器、霍尔传感器及旋转变压器接口电路；智能功率模块的三相输出端与永磁同步电机连接；电机控制器模块将相电流信号、转子位置信息进行综合处理，输出跟随期望目标的三相六路PWM信号，从而控制智能功率模块中逆变器开关管的导通和关闭，控制永磁同步电机运行。支持有传感器和无传感器多种转子位置检测方式，保证电机在各种复杂情况下都能稳定运行；采用基于模型设计的思想，建立系统仿真模型，帮助用户提高开发效率和降低开发成本。

技术领域

本发明涉及应用于电动汽车领域，特别涉及一种永磁同步电机通用控制系 统及其控制方法。

背景技术

近年来，随着能源的短缺和环境的污染，传统汽车行业面临着很大的发展 瓶颈，而环境友好型的电动汽车逐渐成为人们出行的首选，电动汽车行业的前 景发展广阔。电动汽车主要由电气驱动系统、能源系统和辅助系统三部分组成， 而电气驱动系统是电动汽车的核心部分，其性能和效率的好坏直接影响电动汽 车的整体性能。电气驱动系统主要包括电动机、功率电子元器件及控制部分。 目前，电动车常用的电机主要有直流电机、感应电机、永磁同步电机和开关磁 阻电机等，其中，永磁同步电机(PMSM)以其效率高、机械结构简单、响应速 度快、高扭矩重量比等优点，在电动汽车领域受到广泛应用。

在PMSM控制系统中，转子位置和速度信息需要进行检测，常用的光电编 码器、旋转变压器等位置传感器可实时对转子位置和速度信息进行检测，实现 原理简单，精度较高等。但在一些特殊环境下，如电机所处温度在40度到60 度之外的区间，或者存在电磁干扰较强和经常发生剧烈震动的场合时，传统的 位置传感器检测误差会很大，稳定性和快速性等指标都达不到要求。因此，如 何保证电机在各种复杂情况下都能有效检测转子位置和速度信息，实现稳定运 行，是目前电动汽车领域研究的重点方向。

现在的电动汽车领域日日出新，更新迭代速度越来越快，传统PMSM控制 系统的硬件电路往往只针对单一型号的电机进行控制，无法满足各类产品的更 新速度要求，如何设计一款通用的PMSM控制系统，满足各类产品的性能指标 要求，是人们关注的热点问题。此外，传统的PMSM控制策略都是依靠人工编 码实现，但是人工编码的开发周期较长，错误率高，而且可移植性较差，如果 操作对象的电机型号发生变动，就需要重新编码，如何缩短产品的开发周期， 提高开发效率，逐渐得到人们的重视。

发明内容

本发明提供一种永磁同步电机通用控制系统及其控制方法，支持有传感器 和无传感器多种转子位置检测方式，保证电机在各种复杂情况下都能稳定运行； 采用基于模型设计的方法，帮助用户提高开发效率和降低开发成本。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种永磁同步电机通用控制系统，包括控制板和驱动板；控制板包括电机 控制器模块，驱动板包括智能功率模块、母线电压检测电路、直流链路电流检 测电路、相电流检测电路、编码器、霍尔传感器及旋转变压器接口电路；智能 功率模块的三相输出端与永磁同步电机连接；母线电压检测电路、直流链路电 流检测电路、相电流检测电路、编码器、霍尔传感器及旋转变压器接口电路均 与电机控制器模块连接；母线电压检测电路输入端与智能功率模块的母线侧连 接用于采集母线电压信息；直流链路电流检测电路与智能功率模块的直流链路 连接用于采集直流链路的相电流信息；相电流检测电路与智能功率模块的一路 相电流支路连接用于采集一路相电流信号；编码器、霍尔传感器、旋转变压器 接口电路与永磁同步电机连接用于采集转速、电枢电流、转子位置信号；电机 控制器模块将母线电压信号、相电流信号、转速、电枢电流和转子位置信号进 行处理，输出跟随期望目标的三相六路PWM信号，驱动智能功率模块中逆变器 开关管的导通和关闭，控制永磁同步电机运行。

所述电机控制器模块采用基于ARM Cortex-M4内核的ADSP-CM408。