[发明专利]一种基于位置传感器的PMSM三闭环矢量控制装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于位置传感器的PMSM三闭环矢量控制装置，该装置包括位置传感器、位置环、速度环和电流环，位置传感器用于检测电机转子的速度信息，位置环通过比较检测到的电机转子位置和给定位置，获得电机转速给定值速度环通过比较电机转速给定值与位置传感器检测到的电机转子速度ω_m，获得电机交轴的参考电流电流环比较电机直轴检测电流i_d与直轴参考电流获得电机直轴分量参考电压值通过比较交轴检测电流i_q与交轴参考电流获得电机交轴分量参考电压值本发明公开的装置在大输出转矩的情况下，仍然能够保证电机的输出准确度。

技术领域

本发明涉及一种基于位置传感器的PMSM三闭环矢量控制装置及方法，属于电机控制技术领域。

背景技术

由于执行部件的负载较大，大型导弹起竖装置均采用液压缸，虽然液压缸的结构紧凑且输出推力大，但其存在“跑、冒、滴、漏”和振动大等问题。

已有部分中小型导弹起竖发射装置中采用电动缸替代液压缸，电动缸中一般采用矢量控制策略的永磁同步电机(PMSM)，此种电机控制策略简单，转矩特性比较好，然而，现有的矢量控制策略存在功率因数会随着输出转矩的变大而逐渐降低的问题，且输入为PMSM的期望转速而不是PMSM的期望转子位置，无法对导弹起竖进行精确的位置控制，导致其难以直接应用于大型导弹起竖发射中。

由于上述原因，本发明人对现有的永磁同步电机矢量控制策略进行了深入研究，提出一种能够克服上述问题的矢量控制方法。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了深入研究，提出了一种基于位置传感器的PMSM三闭环矢量控制装置，该装置包括空间矢量脉宽调制器、电机、位置传感器、位置环、速度环和电流环，

所述位置传感器用于检测电机转子的速度信息，

所述位置环包括位置PI控制器，通过比较检测到的电机转子位置和给定位置，获得电机转速给定值

所述速度环包括速度PI控制器，通过比较电机转速给定值与位置传感器检测到的电机转子速度ω_m，获得电机交轴的参考电流

所述电流环包括直轴电流PI控制器和交轴电流PI控制器，其中，直轴电流PI控制器通过比较电机直轴检测电流i_d与直轴参考电流获得电机直轴分量参考电压值所述交轴电流PI控制器通过比较交轴检测电流i_q与交轴参考电流获得电机交轴分量参考电压值

所述空间矢量脉宽调制器用于将α轴参考电压值β轴参考电压值调制成PWM波，从而驱动电机。

优选地，所述检测到的电机转子位置通过对位置传感器检测到的转子速度积分获得。

优选地，所述直轴参考电流

优选地，所述位置PI控制器、速度PI控制器、直轴电流PI控制器、交轴电流PI控制器均为比例积分控制器。

优选地，所述位置传感器为电机编码器。

优选地，装置还具有克拉克变换模块、帕克变换模块和帕克逆变换模块，

所述克拉克变换模块用于将电机三相电流的检测值i_A、i_B、i_C转化为定子电流的α轴分量i_α、β轴分量i_β；

所述帕克变换模块用于将定子电流的α轴分量i_α、β轴分量i_β转化为电机直轴检测电流i_d和交轴检测电流i_q；

所述帕克逆变换模块用于将直轴分量参考电压值交轴分量参考电压值转化为α轴参考电压值β轴参考电压值