[发明专利]永磁电机周期滞后补偿与三相通电六拍控制装置及方法

说明书

本发明为永磁电机周期滞后补偿与三相通电六拍控制装置及方法，包括IGBT逆变桥、电流传感器、永磁同步电机、控制器和动力电池包、防抖动电机霍尔位置传感器。本发明中的防抖动霍尔位置传感器将两组霍尔位置传感器与六路施密特触发反相器相结合，调高了传感器的可靠性。本控制方法中首先改进了常规的矢量调制方法，得到了一种新型矢量调制方法，减少了微控制器的运算量；其次采用电机定子电流预测补偿控制，解决了在电机控制中电流的滞后性的问题，最后结合防抖动霍尔位置传感器提出了六拍控制策略，使每相桥臂在每个周期都会通电，增大到了电机的负载能力，相对于矢量控制，又能够减少功率器件的开关损耗。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种永磁电机周期滞后补偿与三相通电六拍控制装置及方法

背景技术

在高性能永磁同步电机控制系统中，为了调节转子速度和位置，一般需要在电机转子轴端安装位置传感器用于转速和位置闭环控制。常用的高精度位置传感器有光电编码器和旋转变压器，但这些传感器在实际应用中会带来很多问题，比如硬件结构复杂、系统成本增加、接口和电缆增多导致系统可靠性降低、引入电磁干扰等。低分辨率位置传感器主要是开关式霍尔位置传感器。利用霍尔位置传感器驱动永磁同步电机是一种能够保证电机运行性能，同时能够有效降低控制系统成本的控制技术，现有的基于霍尔位置传感器的控制装置的霍尔位置传感器由三个开关式霍尔组成，但是由于电机工作环境有时十分恶劣，湿度、温度和电磁干扰都能够影响开关霍尔的工作性能，且开关霍尔本身并没有自身防错机制；其现有控制方法上采用两相通电六拍控制，只让电机定子保持两相通电，负载能力有限，且传统的电机控制一般采用电流闭环PI控制，控制周期一般为PWM周期，而这样的控制在实际上是有一定的滞后性的。

发明内容

本发明的目的为针对当前技术中存在不足，提出了一种永磁电机周期滞后补偿与三相通电六拍控制装置及方法，该装置设置防抖动电机霍尔位置传感器，结合三相通电的六拍控制策略、及电机定子电流预测补偿方式提高电机的负载能力及避免控制的滞后性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种永磁电机周期滞后补偿与三相通电六拍控制装置，包括IGBT逆变桥、电流传感器、永磁同步电机、控制器和动力电池包，其特征在于该装置还包括防抖动电机霍尔位置传感器，防抖动电机霍尔位置传感器放入永磁同步电机的轴端面上，IGBT逆变桥的输入端与动力电池包的输出相连；IGBT逆变桥的输出端与永磁同步电机的三相输入端U、V、W相连；永磁同步电机内的防抖动电机霍尔位置传感器的输出信号与控制器相连；在永磁同步电机与IGBT逆变桥之间的U、V相电缆上均安装有电流传感器，控制器的输入端同时与两个电流传感器、动力电池包连接，控制器的输出端连接IGBT逆变桥。

所述的防抖动电机霍尔位置传感器，包括两组对称布置的120度霍尔位置传感器及一个六路施密特触发反相器；第一组120度霍尔位置传感器的三个输出分别记为A1、B1、C1，第二组120度霍尔位置传感器的三个输出分别记为A2、B2、C2，记六路施密特触发反相器的输入为1A、2A、3A、4A、5A、6A,输出为1Y、2Y、3Y、4Y、5Y、6Y，第一组霍尔位置传感器的输出A1与第二组霍尔传感器的输出A2分别连接两个限流电阻，再将两个限流电阻连接于一点后，再连接到六路施密特触发反相器的输入1A上，再将1Y连接到4A上，然后将4Y的输出作为霍尔信号A；第一组霍尔位置传感器的输出B1与第二组霍尔传感器的输出B2分别连接两个限流电阻，再将两个限流电阻连接于一点后，再连接到六路施密特触发反相器的输入2A上，再将2Y连接到5A上，然后将5Y的输出作为霍尔信号B；第一组霍尔位置传感器的输出C1与第二组霍尔传感器的输出C2分别连接两个限流电阻，再将两个限流电阻连接于一点后，再连接到六路施密特触发反相器的输入3A上，再将3Y连接到6A上，然后将6Y的输出作为霍尔信号C；上述所有的限流电阻阻值均相等。

一种永磁电机周期滞后补偿与三相通电六拍控制方法，该方法采用上述的控制装置，包括以下步骤：