[发明专利]一种永磁同步电机微步驱动控制方法

摘要

一种永磁同步电机微步驱动控制方法，首先使用位置传感器检测永磁同步电机转子当前位置，并计算得到转子下一时刻的位置，检测永磁同步电机定子的电流值，进而得到永磁同步电机的定子三相电流及在两相静止坐标系下的电流分量，然后根据永磁同步电机转子下一时刻位置、两相静止坐标系下的电流分量得到同步旋转坐标系下的电流分量，最后得到电流差值，生成同步旋转坐标系下的参考电压、SVPWM的参考输入电压、三相PWM占空比，得到下一个周期的驱动电压，完成驱动。本发明方法解决了现有的闭环控制方案在面对负载惯量大等情况时具有控制不稳定的缺陷，对于大惯性负载具有很好的定位性能，而且鲁棒性强、可靠性高、控制效果好。

主权项

一种永磁同步电机微步驱动控制方法，其特征在于包括如下步骤：(1)检测永磁同步电机转子当前位置，并记为永磁同步电机转子位置初始值θ₀，计算得到转子下一时刻的位置θ_ref为${\mathrm{\θ}}_{ref}={\mathrm{\θ}}_0+{\mathrm{\ω}}_{e}t-\frac{\mathrm{\π}}{2}$其中，ω_e为永磁同步电机定子电流矢量旋转电角速度，t为永磁同步电机微步驱动控制周期；(2)使用两个电流传感器检测永磁同步电机定子的电流值，并记为i_a、i_b，进而得到永磁同步电机的定子三相电流i_a、i_b、i_c，对三相电流i_a、i_b和i_c进行3/2坐标变换，得到两相静止坐标系下的电流分量i_α、i_β为$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\α}}\\ i_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_a\\ i_b\\ i_c\end{array}\right]$其中，i_c＝‑i_a‑i_b；(3)根据永磁同步电机转子下一时刻位置θ_ref对同步旋转坐标系下的电流分量i_α、i_β进行静止旋转坐标变换，得到同步旋转坐标系下的电流分量i_sd、i_sq为$\left[\begin{array}{c}{i}_{sd}\\ i_{sq}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{cos\θ}}_{ref}& {\mathrm{sin\θ}}_{ref}\\ -{\mathrm{sin\θ}}_{ref}& {\mathrm{cos\θ}}_{ref}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\α}}\\ i_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]$(4)令永磁同步电机力矩电流给定值为与i_sq进行比较得到电流差值Δi_sq，令永磁同步电机励磁电流给定值为零，与i_sd进行比较得到电流差值Δi_sd，其中，为永磁同步电机的额定电流幅值；(5)根据电流差值Δi_sd、电流差值Δi_sq生成同步旋转坐标系下的参考电压为$\left\{\begin{array}{c}{u}_{sd}^{*}=k_{pi}\·\mathrm{\Δ}{i}_{sd}+k_{ii}{\∫}_0^t{\mathrm{\Δi}}_{sd}dt\\ u_{sq}^{*}=k_{pi}\·\mathrm{\Δ}{i}_{sq}+k_{ii}{\∫}_0^t{\mathrm{\Δi}}_{sq}dt\end{array}\right.$其中，k_pi为电流环调节比例系数，k_ii为电流环调节积分系数；(6)根据永磁同步电机转子下一时刻位置θ_ref、同步旋转坐标系下的参考电压及计算得到SVPWM的参考输入电压和为$\left[\begin{array}{c}{u}_{s\mathrm{\α}}^{*}\\ u_{s\mathrm{\β}}^{*}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{cos\θ}}_{ref}& -{\mathrm{sin\θ}}_{ref}\\ {\mathrm{sin\θ}}_{ref}& {\mathrm{cos\θ}}_{ref}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_{sd}^{*}\\ u_{sq}^{*}\end{array}\right];$(7)将和作为下一周期永磁同步电机微步驱动控制的电压，然后使用SVPWM计算得到三相PWM占空比，使用三相逆变器根据三相PWM占空比产生下一个周期的驱动电压，并使用该驱动电压驱动永磁同步电机。