[发明专利]一种汽车电子水泵永磁同步电机的无感控制电路及方法

权利要求书

1.一种汽车电子水泵永磁同步电机的无感控制电路，包括永磁同步电机（1），其特征在于：还包括以下模块：

一个三相电路处理模块（2）；所述的三相电路处理模块（2）的输入端与空间矢量调制模块（8）连接，将空间矢量调制模块（8）生成的三相电机电压信号的脉宽调制信号转换成三相电机交流电输出三相电流ia、ib 以及ic，从而使电机达到相应的转速和转矩；

一个Clarke正变换模块（3）； 所述Clarke正变换模块（3）的输入端与三相电路处理模块（2）的两相输出电流ia、ib连接；

一个Park正变换模块（4-1）和Park逆变换模块（4-2）；

一个角度与速度估算器模块（5）；

三个PI比例积分控制器模块（6）；

一个通过标定的数值提供电流Id的目标值ID的电流参考点（7）；

以及一个空间矢量调制模块（8）；

其中，所述Clarke正变换模块（3）的输出端与Park正变换模块（4-1）的输入端连接，实现由Clarke正变换模块（3）采集得到的两相输出电流ia、ib，计算第三相交流电，然后把以定子为参考的三轴二维坐标系移动到双轴α-β坐标系统上，并保持同样参考，获得输出双轴系统上的iα和iβ并作为Park正变换模块（4-1）的输入信号；所述Park正变换模块（4-1）能够根据Clarke正变换模块（3）变换后的iα和iβ, 将双轴α-β正交坐标系统变换到与转子磁通一起旋转的另一个双轴d-q坐标系统，然后输出id和iq，并与角度与速度估算器模块（5）、PI比例积分控制器模块（6）以及ID电流参考点（7）连接提供输入；所述电流参考点（7）与第一PI比例积分控制器模块（6-1）连接，所述的Park逆变换模块（4-2）的输入端与第一PI比例积分控制器模块（6-1）以及第二PI比例积分控制器模块（6-2）连接，将两个PI比例积分控制器模块（6）输出的旋转d-q坐标轴的Vd, Vq变换到双轴α-β正交坐标系统，然后输出Vα及Vβ作为空间矢量调制模块（8）的输入，所述第二PI比例积分控制器模块（6-2）通过第三比例积分控制器模块（6-3）获取角度与速度估算器模块（5）的输出，计算误差并根据误差修正控制量，输出Vd, Vq；所述的空间矢量调制模块（8）通过Park逆变换模块（4-2）输出的Vα及Vβ生成三相电机电压信号的脉宽调制信号，将三个彼此相差120度相位的三个相电压，作为三相电路处理模块（2）的输入。

2.根据权利要求1所述的一种汽车电子水泵永磁同步电机的无感控制电路，其特征在于：三个PI比例积分控制器模块（6）相互依赖，其中第三比例积分控制器模块（6-3）作为外环控制转速，第二PI比例积分控制器模块（6-2）模块以及第一PI比例积分控制器模块作为两个内环控制电机电流id和iq，id对应磁通，iq对应电机扭矩。

3.根据权利要求1所述的一种汽车电子水泵永磁同步电机的无感控制电路，其特征在于：所述的三相电路处理模块（2）包含有依次连接的三相桥式整流器、逆变器、采集和保护电路模块。

4.一种汽车电子水泵永磁同步电机的无感控制方法，包括采用权利要求1所述的一种汽车电子水泵永磁同步电机的无感控制电路，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、通过测量永磁同步电机（1）定子电流ia值和ib值，然后根据ia + ib + ic = 0的公式计算出ic的值；

S2、通过测量的ia值和ib值以及计算的ic值提供获得iα和iβ的变量，并从定子的角度看，iα值和iβ值是随时间变化的正交电流值，最终将三相电流转换到静止双轴系统；

S3、使用在控制环最后一次迭代时计算的变换角度旋转静止双轴坐标系，并以与转子磁通对准，并通过iα值和 iβ值提供id和iq变量，由于值id和iq是变换到旋转坐标系的正交电流，因此对于稳态条件来说，id值和iq值是恒定；

S4、因此通过id和iq形成误差信号，并根据各自的参考值将误差信号输入到PI比例积分控制器模块（6），然后由PI比例积分控制器模块（6）的输出提供vd值和vq值，然后将获得vd值和vq值施加到永磁同步电机（1）的电压向量上；

S5、通过位置估算观测器使用vα、vβ、iα和iβ来估算新的变换角度，这一新角度将指导FOC算法确定放置下一个vd值和vq值电压向量的位置；

S6、使用新的角度将来自PI比例积分控制器模块（6）的vd和vq输出值旋转回静止参考坐标系，并将获得的计算数据作为下一个正交电压值vα 和vβ；

S7、将vα和vβ值变换回三相值va、vb和vc，然后利用三相电压值计算生成所需电压向量所用的全新PWM占空比值；

其中，在步骤S5中的位置估算观测器为龙伯格观测器。