[发明专利]矿用牵引防爆永磁同步电机驱动系统及其转子位置检测方法

权利要求书

1.一种矿用牵引防爆永磁同步电机驱动系统，其特征在于，包括：

NPC/H五电平变换器，所述NPC/H五电平变换器的输入端与三相电源连接；

永磁同步电机，所述永磁同步电机与所述NPC/H五电平变换器的输出端连接；

控制组件，所述控制组件的输入端与所述NPC/H五电平变换器的输出端连接，述控制组件的输出端与所述NPC/H五电平变换器的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的矿用牵引防爆永磁同步电机驱动系统，其特征在于，所述控制组件包括：

电压电流采样调理板，所述电压电流采样调理板的输入端与所述永磁同步电机的输出端连接；

控制模块，所述控制模块的输入端与所述电压电流采样调理板的输出端连接；

驱动模块，所述驱动模块的输入端与所述控制模块的输出端连接，所述驱动模块的输出端与所述NPC/H五电平变换器的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的矿用牵引防爆永磁同步电机驱动系统，其特征在于，所述控制模块为DSP/FPGA控制模块。

4.根据权利要求2所述的矿用牵引防爆永磁同步电机驱动系统，其特征在于，所述驱动模块为PWM驱动模块。

5.根据权利要求1所述的矿用牵引防爆永磁同步电机驱动系统，其特征在于，在所述NPC/H五电平变换器的输入端与三相电源之间依次连接有隔离变压器、熔断器、电抗器、不可控整流桥及预充电电阻。

6.一种矿用牵引防爆永磁同步电机驱动系统的转子位置检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，获取永磁同步电机的两相静止d^sq^s坐标系下的电流

步骤2，获取位置误差信号ε；

步骤3，调节位置误差信号ε趋近于零，实现永磁同步电机转子位置的检测。

7.根据权利要求6所述的矿用牵引防爆永磁同步电机驱动系统的转子位置检测方法，其特征在于，步骤1包括：

在永磁同步电机的旋转转子d^rq^r坐标系下，建立简化的高频电压方程，简化的高频电压方程为：

将上述两式转换成：

其中，L_d为永磁同步电机的dq坐标系下的d轴电感值，L_q为永磁同步电机的dq坐标系下的q轴电感值，为永磁同步电机的d^rq^r坐标系下的d^r轴电压，为永磁同步电机的d^rq^r坐标系下的q^r轴电压，为永磁同步电机的d^rq^r坐标系下的d^r轴电流，为永磁同步电机的d^rq^r坐标系下的q^r轴电流，为永磁同步电机的旋转转子d^rq^r坐标系下的电压，为永磁同步电机的旋转转子d^rq^r坐标系下的电流，t为时间；

建立永磁同步电机的两相静止d^sq^s坐标系下的电压的方程：

其中，ω_c为注入的高频电压信号的频率，V_c为注入的高频电压信号的幅值；j是复数，且j²＝-1。

将式(4)变换到永磁同步电机的旋转转子d^rq^r坐标系中，表达式变为：

其中，θ_s为永磁同步电机的两相静止d^sq^s坐标系下的角度，θ_r为永磁同步电机的旋转转子d^rq^r坐标系下的角度；

将式(5)代入式(3)中，获得响应的表达式为：

将式(6)变换到永磁同步电机的两相静止d^sq^s坐标系中，表达式变为：

其中，为永磁同步电机的两相静止d^sq^s坐标系下的电流，I_cp为正相序高频电流分量的复值，I_cn为负相序高频电流分量的复值。

8.根据权利要求7所述的矿用牵引防爆永磁同步电机驱动系统的转子位置检测方法，其特征在于，步骤2包括：

通过低通滤波器滤掉高频分量得到负相序高频电流分量，表达式为：

其中，为永磁同步电机的旋转转子d^rq^r坐标系下负相序高频电流，LPF( )为低通滤波函数；

得到位置误差信号ε；

其中，为转子位置跟踪观测器得到的转子位置角；是永磁同步电机的旋转转子dⁿqⁿ坐标系下负相序高频电流；是永磁同步电机的旋转转子dⁿqⁿ坐标系下正相序高频电流；

通过矢量差乘法运算得到的位置误差信号ε的表达式：

其中，θ_r为转子位置角真实值，为转子位置角估测值。