[发明专利]一种直流偏置正弦电流电机控制器

摘要

一种直流偏置正弦电流电机控制器，属于交流电机驱动控制装置，解决现有控制器所采用的单相全桥变流器所存在的电力电子器件数量以及所需控制器资源过多的问题。本发明包括第一、第二、第三、第四减法器，速度调节器，d轴、q轴、0轴电流调节器，脉宽调制器，变流器，电机轴向编码器，A相、B相、C相霍尔电流传感器以及电流变换器和微分器；其中变流器由直流电源、6个MOS场效应管和6个续流二极管连接构成。本发明体积和重量较小，避免传统结构存在的桥臂直通风险，提高了电机驱动系统的可靠性，有效减少了电力电子器件的使用数量，特别是功率器件的使用量，能够大幅度降低控制器的成本，适用于新型定子直流励磁电机的驱动控制。

主权项

1.一种直流偏置正弦电流电机控制器，包括第一减法器(1)、第二减法器(2)、第三减法器(3)、第四减法器(4)、速度调节器(5)、d轴电流调节器(6d)、q轴电流调节器(6q)、O轴电流调节器(60)、脉宽调制器(7)、变流器(8)、直流偏置正弦电流电机(9)、电机轴向编码器(10)、A相霍尔电流传感器(11a)、B相霍尔电流传感器(11b)、C相霍尔电流传感器(11c)、电流变换器(12)、微分器(13)；其特征在于：电机转速给定值ωr*和电机转速反馈值ωr送入所述第一减法器(1)，ωr*‑ωr的差值送入速度调节器(5)，所述速度调节器(5)输出q轴电流给定值iq*，通过调节iq*，使得ωr*‑ωr的差值始终为零，即ωr始终跟随ωr*的变化，直流偏置正弦电流电机在最大转矩电流比工作状态时，d轴电流给定值为0，q轴与O轴电流给定值相等，因此可以得到d轴电流给定值id*、q轴电流给定值iq*、O轴电流给定值i0*；所述电机转速反馈值ωr由电机轴相编码器(10)检测获取的转子位置信号θr经过微分器(13)进行微分得到，ωr＝dθr/dt；d轴电流给定值id*与d轴电流反馈值id送入所述第二减法器(2)，id*‑id的差值送入d轴电流调节器(6d)，所述d轴电流调节器(6d)输出d轴电压给定值Vd*，通过调节Vd*，使得id*‑id的差值始终为零，即对id*进行无差跟踪；q轴电流给定值iq*与q轴电流反馈值iq送入所述第三减法器(3)，iq*‑iq的差值送入q轴电流调节器(6q)，所述q轴电流调节器(6q)输出q轴电压给定值Vq*，通过调节Vq*，使得iq*‑iq的差值始终为零，即对iq*进行无差跟踪；O轴电流给定值i0*与O轴电流反馈值i0送入所述第四减法器(4)，i0*‑i0的差值送入O轴电流调节器(60)，所述O轴电流调节器(60)输出O轴电压给定值V0*，通过调节V0*，使得i0*‑i0的差值始终为零，即对i0*进行无差跟踪；Vd*、Vq*、V0*、转子位置信号θr输入所述脉宽调制器(7)，进行正弦脉宽调制，分别产生A、B、C相PWM信号；所述变流器(8)由直流电源、6个MOS场效应管和6个续流二极管连接构成，其中，第一、第三、第五MOS场效应管的源极与第二、第四、第六续流二极管的负极连接，并连接所述直流电源的正极；第一、第三、第五MOS场效应管的漏极分别连接第一、第三、第五续流二极管的负极，同时，第一、第三、第五MOS场效应管的漏极分别连接直流励磁电机A相、B相、C相绕组的一端；第二、第四、第六续流二极管的正极分别连接第二、第四、第六MOS场效应管的的源极，同时，第二、第四、第六MOS场效应管的的源极分别连接直流励磁电机A相、B相、C相绕组的另一端；第二、第四、第六MOS场效应管的漏极与第一、第三、第五续流二极管的正极连接，并连接所述直流电源的负极；所述A相PWM信号作为变流器的第一、第二MOS场效应管栅极的控制信号，B相PWM信号作为第三、第四MOS场效应管栅极的控制信号，C相PWM信号作为第五、第六MOS场效应管栅极的控制信号；变流器(8)的输出电压作用在直流偏置正弦电流电机相绕组上，控制直流偏置正弦电流电机(9)绕组A、B、C相的电流，产生对应于输入PWM信号的带直流偏置的正弦电流信号；所述A、B、C相霍尔电流传感器分别测量得到电机A相电流信号ia、B相电流信号ib、C相电流信号ic，由电机轴向编码器(10)检测的电机转子位置信号θr以及ia、ib、ic输入所述电流变换器(12)，经过电流变换器(12)进行静止‑旋转坐标变换，得到d、q、O轴直流电流信号，并分别作为d轴电流反馈值id、q轴电流反馈值iq、O轴电流反馈值i0。