[发明专利]一种隐极式永磁同步电机的无传感器矢量控制装置及方法

摘要

本发明公开了一种隐极式永磁同步电机的无传感器矢量控制装置；包括基于位置自调整电压矢量切换的无传感器闭环控制模块等；永磁同步电机与CLARK变换模块连接；CLARK变换模块分别与基于位置自调整电压矢量切换的无传感器闭环控制模块和IPARK变换模块连接；IPARK变换模块分别与第二减法器、第三减法器、第三减法器连接；第一减法器、第二减法器与速度环积分分离PI模块连接；电流环积分分离PI模块与基于位置自调整电压矢量切换的无传感器闭环控制模块连接；基于位置自调整电压矢量切换的无传感器闭环控制模块分别与锁相环转速估算模块和PARK变换模块连接，PARK变换模块与基于位置自调整电压矢量切换的无传感器闭环控制模块和空间矢量调制模块连接；空间矢量调制模块与整流/三相逆变器连接，整流/三相逆变器与永磁同步电机连接。

主权项

隐极式永磁同步电机的无传感器矢量控制装置的实现方法，其特征是：包括如下的步骤：永磁同步电机(13)通过自带的传感器获取定子两相电流ia、ib，并输入到CLARK变换模块(11)；经过CLARK变换模块(11)的计算获得静止两相坐标系下的电流分量iα、iβ，并将静止两相坐标系下的电流分量iα、iβ分别输入到基于位置自调整电压矢量切换的无传感器闭环控制模块(7)和IPARK变换模块(9)；经过IPARK变换模块(9)的计算获得交轴电流iq和直轴电流id，将交轴电流iq输入到第二减法器(3)，将直轴电流id输入到第三减法器(4)；上位系统分别输出给定速度ωref到第一减法器(1)和基于位置自调整电压矢量切换的无传感器闭环控制模块(7)；第一减法器(1)通过给定速度ωref和锁相环转速估算模块(6)输出的实际速度计算后，获取误差值Ⅰ，并将误差值Ⅰ输入到速度环积分分离PI模块(2)，由速度环积分分离PI模块(2)计算后获取给定交轴电流iqref，并输出到第二减法器(3)，第二减法器(3)根据给定交轴电流iqref和交轴电流iq得出误差值Ⅱ，并输入到电流环积分分离PI模块(5)；上位系统输出给定直轴电流idref到第三减法器(4)，第三减法器(4)根据给定直轴电流idref和直轴电流id计算后得出误差值Ⅲ，并输入到电流环积分分离PI模块(5)；电流环积分分离PI模块(5)通过误差值Ⅱ和误差值Ⅲ的计算，获得直轴电压交轴电压并输入到基于位置自调整电压矢量切换的无传感器闭环控制模块(7)；基于位置自调整电压矢量切换的无传感器闭环控制模块(7)通过直轴电压交轴电压电压分量uα、uβ、电流分量iα、iβ计算后，得出实际位置实际直轴电压ud和实际交轴电压uq，并把实际位置实际直轴电压ud和实际交轴电压uq输入到PARK变换模块(8)，实际位置输入到锁相环转速估算模块(6)；锁相环转速估算模块(6)根据实际位置计算得出实际速度并输入到第一减法器(1)；PARK变换模块(8)根据实际位置实际直轴电压ud和实际交轴电压uq计算后得出电压分量uα、uβ，PARK变换模块(8)将电压分量uα、uβ反馈到基于位置自调整电压矢量切换的无传感器闭环控制模块(7)，并输入到空间矢量调制模块(10)；空间矢量调制模块(10)通过静止两相坐标系下的电压分量uα、uβ运算输出六路PWM信号，并输入到整流/三相逆变器(12)，由整流/三相逆变器(12)进行整流后作为控制信号输出到永磁同步电机(13)；所述基于位置自调整电压矢量闭环切换的无传感器闭环控制模块(7)包括如下的运行步骤：①设置交轴电压开环给定模块(27)和直轴电压开环给定模块(28)的开环给定值；②电压矢量切换模块(29)通过电流环积分分离PI模块(5)输出的直轴电压交轴电压以及交轴电压开环给定模块(27)和直轴电压开环给定模块(28)的开环给定值运算出实际直轴电压ud和实际交轴电压uq；③初始位置判断模块(30)通过静止两相坐标系下的电流分量iα、iβ得到永磁同步电机(13)转子的初始位置，位置开环给定模块(32)以该初始位置为基准作周期变化的开环转子给定输出θρ；同时，新型滑模观测器转子位置估算模块(31)通过静止两相坐标系下的静止两相坐标系下的电流分量iα、iβ以及电压分量uα、uβ进行估算输出永磁同步电机的转子位置θe；④位置自调整给定模块(33)根据估算转子位置θe和开环转子给定输出θρ运算出永磁同步电机(13)的实际转子位置所述位置自调整给定模块(33)的实现方法如下：永磁同步电机(13)起动时，给定速度ωref＝0，位置自调整因子p＝1，实际位置按照开环转子给定输出θρ赋值，永磁同步电机(13)转子位置跟着开环转子给定输出θρ改变，此时估算转子位置θe误差较大，刚好不起主要作用；随着转速上升，估算转子位置θe的估算位置误差由大变小，位置自调整因子p也由1变小，当给定速度运行到某一个速度ωref1时，p近似为零，此时按照估算转子位置θe赋值，这样就实现了角度的自动调整。