[发明专利]电子水泵永磁同步电机无传感器控制装置及方法

权利要求书

1.一种电子水泵永磁同步电机无传感器控制装置，包括电流采样模块、磁链观测模块、锁相环模块、SVPWM调制模块，其特征在于，还包括预定位模块、IF速度开环模块、无传感器速度闭环模块，

预定位模块：电机启动后，根据电流采样模块实时采样计算电机的三相电流i_a、i_b、i_c，设定转子位置角度将所述三相电流经过电流坐标变换得到同步旋转坐标系下直流的分量i_d与i_q，令给定i^*_d等于预定位电流I₀，i^*_q＝0，将给定电流值与坐标变换后直流分量的差值输入PI控制器调节，得到参考电压信号u_d和u_q，根据u_d和u_q控制电机转子，进入预定位模式；

IF速度开环模块：在进入预定位模式预定位时间后，进入IF速度开环模式，电流保持预定位电流不变，电流由PI控制器闭环控制，参数增强kp1＝300,ki1＝450；频率以固定加速度1000rpm/s不断增加；

无传感器速度闭环模块：当转速达到1/6额定转速时，通过电流采样模块实时采样计算电机三相电流i_a、i_b、i_c以及三相电压u_a、u_b、u_c，经过坐标变换得到静止坐标系下电流的分量i_α、i_β与电压分量u_α、u_β，输入到磁链观测模块得到定子磁链ψ_sα和ψ_sβ，变换得到转子磁链ψ_rα和ψ_rβ，反正切计算得到转子角度将得到的转子角度输入到锁相环模块实时估算电机转速speed_pll与转子位置；将给定的转速speed_ref与估算的转速speed_pll差值输入到PI控制器，PI控制器参数kp2＝200,ki2＝150，输出给定转矩电流i^*_q；令磁链电流给定i^*_d＝0，i^*_d、i^*_q与坐标变换后实时检测的电流i_d、i_q差值分别经过对应的PI控制器，参数保持不变，输出u_d、u_q；然后经过SVPWM调制模块产生六路PWM驱动信号，驱动逆变电路实现电机无传感器控制；

磁链观测模块中，定子磁链ψ_sα使用低通滤波器代替纯积分环节计算，滤波时间为2Ts，Ts为开关频率倒数，定子磁链ψ_sβ中低通滤波器滤波时间为4Ts；当ψ_sα大于时补偿系数当ψ_sβ大于ψ_s时补偿系数补偿后定子磁链表达式为：

式中k为滤波系数，R为定子电阻，ψ_s为定子磁链幅值，ψ^*_sα和ψ^*_sβ为补偿前_α和_β静止坐标系定子磁链分量，V_sα和V_sβ为_α和_β静止坐标系定子电压分量，i_sα和i_sβ为_α和_β静止坐标系定子电流分量，ω_s为估算的电机转速speed_pll。

2.如权利要求1所述的电子水泵永磁同步电机无传感器控制装置，其特征在于，锁相环模块中估算转速为磁链观测模块转子角度与前5拍观测到的转子角度差值，估算的角度为锁相环模块当前拍估算的转子角度与前5拍估算的转子角度差值，Kpll为锁相环调节系数，取值100～300。