[发明专利]无位置传感器磁悬浮飞轮电流自校正控制装置及方法

权利要求书

1.一种无位置传感器磁悬浮飞轮电流自校正控制装置，其特征在于，包括：

速度闭环控制器模块(1)，所述速度闭环控制器模块(1)为PI控制器，用于将给定转速ω_ref和估计转速的差，处理为给定交轴电流i_qref并输出；

电流环自校正电流控制模块(2)，采用电压前馈解耦的PI控制器，用于将给定交直轴电流i_qref和i_dref与反馈交直轴电流i_q和i_d的差，处理得到交直轴参考电压u_q和u_d；矢量控制(FOC)框架算法模块(3)，包括四个部分：反Park变换模块、Clark变换、Park变换模块和SVPWM调制模块；交直轴参考电压u_q、u_d和坐标变换角通过反Park得到静止坐标系下参考电压的u_α和u_β，所述u_α和u_β通过SVPWM调制模块发出三相PWM波；所述三相PWM波传输给驱动电路(6)，控制三相逆变器(7)输出三相电压信号，驱动永磁同步电机(9)，由电流采样电路(8)获得三相定子电流i_a、i_b和i_c；所述定子电流i_a和i_b经坐标变换最终得到电机的反馈电流i_α和i_β，作为电流环的闭环反馈；同时，采集的定子电流i_a和i_b经Clark变换得到u_α和u_β，与所述i_α和i_β输入到转子位置信息观测器模块(4)；

转子位置信息观测器模块(4)，用于根据电流采样电路获得三相定子电流i_a、i_b和i_c，以得到电机转子的估算转速和估算位置其中，估算位置作为矢量控制(FOC)框架算法模块(3)中反Park变换和Park变换的坐标变换角，估计转速作为速度闭环控制器模块(1)的闭环反馈；

参数辨识模块(5)，用于对电机参数进行在线辨识，将所述i_q和i_d，所述u_q和u_d以及所述估计转速作为参数辨识模块的输入，得到电机的电阻、电感和磁链估计值，并将辨识出的参数实时更新到电流环自校正电流控制模块和转子位置观测器模块。

2.根据权利要求1所述的一种无位置传感器磁悬浮飞轮电流自校正控制装置，其特征在于，所述参数辨识模块，根据将所述i_q和i_d，所述u_q和u_d以及所述估计转速对电机的电阻、电感和磁链参数进行在线辨识，并将辨识出的参数实时更新到电流环自校正电流控制模块和转子位置信息观测器模块。

3.根据权利要求1所述的一种无位置传感器磁悬浮飞轮电流自校正控制装置，其特征在于，所述电流环自校正电流控制模块包括两个环路：内环环路和外环环路；

所述内环环路的输入为所述给定交直轴电流i_qref和i_dref，经过电压前馈解耦的PI控制器、所述矢量控制(FOC)框架算法模块、所述驱动电路和所述三相逆变器的系列处理，输出所述反馈电流i_q和i_d，构成电流环自校正电流控制的内环；

外环环路为：所述给定交直轴电流i_qref和i_dref，经过电压前馈解耦的PI控制器、所述矢量控制(FOC)框架算法模块、所述三相逆变器和所述转子位置观测器的系列处理，得到电机转子的估算转速和估算位置并经过参数辨识模块，将辨识出的电机参数即电阻R_s、电感L_s和磁链ψ_f实时更新到电压前馈解耦的PI控制器，构成电流环自校正电流控制模块的外环；其中，估算位置作为矢量控制(FOC)框架算法模块中反Park变换和Park变换的坐标变换角，估计转速作为速度闭环控制器模块的闭环反馈。