[发明专利]一种永磁同步电机无传感器控制系统

摘要

本发明公开了一种永磁同步电机无传感器控制系统，在永磁同步电机矢量控制中，根据Luenberger观测器原理，提出了一种基于Luenberger观测器的PMSM转子速度和位置的估算方法，有效解决了永磁同步电机由于机械传感器的安装带来的一些弊端。利用Matlab/Simulink工具搭建控制系统仿真模型并进行仿真验证，仿真结果表明控制系统具有良好的控制性能。最后，在以STM32F103ZET6为控制核心的硬件系统上进行算法的实现，实验结果表明基于Luenberger观测器的永磁同步电机控制系统具有较高的控制精度且稳定性较好。

主权项

一种永磁同步电机无传感器控制系统，其特征在于：包括3个PI调节器PI1、PI2、PI3、逆park变换、脉宽调制模块SVPWM、Clark变换、Park变换、Luenberger观测器、位置和转速估计器；为了提高控制精度，采用速度环作为外环和电流环作为内环的双闭环控制系统；采用容易测量的电压和电流来估计得到电机的反电动势eα、eβ，利用转子位置和转速与反电动势的关系，计算得到双闭环控制系统电流内环所需要的转子位置信息θ和速度外环反馈信息ωr，控制系统采用3个PI调节器和电压空间矢量脉宽调制模块SVPWM来控制电机的运行；其中Park变换和逆Park变换所需要的转子位置信号θ和速度外环的速度反馈信号ωr由Luenberger观测器、位置和转速估计器计算得到，反馈的速度信号ωr同设定的目标转速ωref作差，将差值送入PI1调节器进行调节，得到所需要的电流iqref；电流内环的电流反馈信号id、iq由采集到的电流ia、ib(ic通过ia、ib、ic之间的相互关系计算得到)通过Clark变换和Park变换得到，反馈电流id和iq分别与参考电流idref和iqref作差，将差值送入PI3和PI2调节器进行调节，得到两相旋转坐标系下的电压Vdref和Vqref，进而通过逆Park变换得到两相静止坐标系下的电压Vαref和Vβref，最后通过脉宽调制模块SVPWM输出六路PWM控制三相逆变器的输出进而控制PMSM电机的运行。