[發明專利]一種永磁同步電機雙閉環控制系統

無效

• 申請號: 201110243340.3
• 申請日: 2011-08-23
• 公開（公告）號: CN102957372A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 陳曉麗
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/14
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

1.一種永磁同步電機雙閉環控制系統，其特征在于，該控制系統為雙閉環結構，該雙閉環結構可根據需要設置為轉速、電流雙閉環結構或轉矩、電流雙閉環結構；所述的控制系統采用DSP作為核心CPU，對轉子磁場定向矢量控制、SVPWM調制，轉子磁場檢測、雙閉環控制結構及PID算法進行了模塊化的編程實現，該控制系統的運行步驟如下：

1)根據電機控制命令與電機運行狀態檢測信號確定電機的命令信號；

2)調用轉子位置檢測模塊，產生數字轉換器的工作時鐘，同時轉子位置檢測模塊對接受到的數字轉換器輸出的轉子位置信號進行處理，獲得轉子位置和轉子轉速信號供轉子磁場定向矢量控制使用；

3)調用A/D轉換模塊，A/D轉換模塊將檢測的定子電流、直流母線電壓、轉矩反饋、轉速反饋及功率模塊溫度模擬信號轉換成數字信號，并進行濾波處理；

4)進入轉矩閉環，調用轉矩控制器；

5)進入轉速閉環，調用轉速控制器，進入電流閉環，調解器將電機的d軸和q軸的電壓控制信號送入DSP；

6)DSP產生的六路PWM控制信號送入驅動電路，經驅動電路驅動后接入三相逆變主電路中六個功率開關器件的門極，產生三相電壓頻率可調的控制電壓源給永磁電機供電，實現永磁同步電機高速、高精度的閉環伺服控制。

2.根據權利要求1所述的一種永磁同步電機雙閉環控制系統，其特征在于，所述的雙閉環控制系統可以根據應用需要確定外環是轉速環還是轉矩環，也可以將轉速和轉矩閉環并聯，根據生產工藝要求進行切換；

3.根據權利要求1所述的一種永磁同步電機雙閉環控制系統，其特征在于，所述的步驟1)中的電機運行命令信號包括運行、停止和轉向。

4.根據權利要求1所述的一種永磁同步電機雙閉環控制系統，其特征在于，所述的步驟2)具體為，轉子位置檢測模塊完成兩部分功能，一是產生AD2S1200的工作時鐘，二是接受AD2S1200輸出的3.3V的轉子位置信號，進行處理、獲得轉子位置和轉子轉速信號，供轉子磁場定向矢量控制使用。

5.根據權利要求1所述的一種永磁同步電機雙閉環控制系統，其特征在于，所述的步驟3)具體為，基于DSP的AD轉換模塊將檢測的定子電流、直流母線電壓、轉矩反饋、轉速反饋、功率模塊溫度等模擬信號轉換成數字信號，并進行濾波處理；其中轉換后的定子電流需進行坐標變換，產生d、q軸的電流反饋信號，從而構成電流閉環控制，轉換后的轉矩反饋、轉速反饋用來構成轉矩、轉速閉環；轉換后的直流母線電壓、功率模塊溫度等信號用來對電機及驅動控制器進行保護。

6.根據權利要求5所述的一種永磁同步電機雙閉環控制系統，其特征在于，所述的坐標變換包括PARK變換和CLARK變換。

7.根據權利要求1所述的一種永磁同步電機雙閉環控制系統，其特征在于，所述的步驟5)中的電流閉環分為d軸電流閉環和q軸電流閉環，d軸和q軸的電流調解器分別為增量式PID調解器。

8.根據權利要求1所述的一種永磁同步電機雙閉環控制系統，其特征在于，所述的步驟6)具體為，首先經過PARK逆變換將電機的d軸和q軸的電壓控制信號變換為靜止坐標系α、β軸下的電壓信號；然后計算參數X、Y、Z，確定電壓向量所屬扇區，根據所屬扇區計算導通時間，確定PWM占空比，更新PWM比較寄存器，最終由DSP輸出三相逆變器六個功率開關的控制信號。