[实用新型]无位置传感器的永磁同步电机控制装置及电机系统

说明书

本实用新型公开了一种无位置传感器的永磁同步电机控制装置，包括反电势观测单元、低通滤波单元、角度计算单元和角度补偿单元，其中反电势观测单元包括电流观测模块和电流控制模块，电流观测模块接收及处理永磁同步电机的实际α及β相电压、电流和控制信号等，并输出α、β相电流的估计值；电流控制模块接收和处理该实际α、β相电流和该估计值，并输出控制信号；低通滤波单元过滤控制信号内的高频扰动信号，并输出α、β相反电势信号；角度计算单元接收并处理该反电势信号，并输出永磁同步电机转子的电角度信息；角度补偿单元接收并处理该电角度信息，并输出永磁同步电机转子的电角度估计值。本实用新型具有高可靠、低成本、高鲁棒性等优点。

技术领域

本实用新型涉及一种电机，特别是一种无位置传感器的永磁同步电机控制装置及电机系统，属于电子技术领域。

背景技术

目前，高性能永磁同步电机调速系统通常需要在电机轴上安装机械传感器(如编码器、解码器、测速发电机)，以提供电机控制所需要的转子位置和速度信号。但是，安装机械传感器会给系统带来一些问题，例如：增加了系统成本，增大了电机的尺寸和转动量，降低了系统可靠性，限制了传动系统在振动、潮湿等恶劣环境下的应用等。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种无位置传感器的永磁同步电机控制装置，从而克服现有技术的不足。

为了达到前述发明目的，本实用新型采用了以下方案：

本实用新型实施例提供了一种无位置传感器的永磁同步电机控制装置，其包括依次连接的反电势观测单元、低通滤波单元、角度计算单元和角度补偿单元；其中，所述反电势观测单元用于接收及处理永磁同步电机的实际α、β相电压和实际α、β相电流，进而输出控制信号；所述低通滤波单元用于过滤所述控制信号内的高频扰动信号，并输出连续的α、β相反电势信号；所述角度计算单元用于接收并处理所述的α相和β相反电势信号，并输出永磁同步电机转子的电角度；所述角度补偿单元用于接收并处理所述永磁同步电机转子的电角度，并输出永磁同步电机转子电角度估计值。

在一些实施方式中，所述反电势观测单元包括电流观测模块和电流控制模块，所述电流观测模块用于接收及处理永磁同步电机的实际α、β相电压和实际α、β相电流以及控制信号，并输出α、β相电流的估计值；所述电流控制模块用于接收和处理所述永磁同步电机的实际α、β相电流和α、β相电流的估计值，并输出所述控制信号。

在一些实施方式中，所述电流控制模块包括减法器、比较器和放大器，所述减法器用于对由电流观测模块输出的相电流估算值和实际相电流进行相减处理，并向比较器输出相电流误差，所述比较器用于将相电流误差与0相比，并在相电流误差大于0时输出1，而在相电流误差小于0时输出0，所述放大器用于对所述比较器的输出结果进行放大，并输出所述控制信号。

在一些实施方式中，所述放大器包括分路设置的正向放大器、反向放大器，所述比较器经复选器与正向放大器、反向放大器连接，而所述正向放大器、反向放大器还与低通滤波单元连接。

在一些实施方式中，所述正向放大器、反向放大器还分别与一放大倍数调节器连接。

在一些实施方式中，所述角度补偿单元包括角度补偿量获取模块和加法器，所述角度补偿量获取模块用于根据电机转子运行时的实际速度和低通滤波单元的截止角频率计算获得滞后的相移角，所述加法器用于接收所述滞后的相移角并与所述角度计算单元输出的电角度相加，进而输出所述永磁同步电机转子电角度估计值。

在一些实施方式中，所述反电势观测单元、低通滤波单元、角度计算单元和角度补偿单元中的任一者或多者选自MCU器件、IC数字器件或模拟器件。

在一些实施方式中，所述反电势观测单元、低通滤波单元、角度计算单元和角度补偿单元中的任一者或多者选自DSP、ARM、CPLD或者FPGA。