[發明專利]用于控制內置式永磁同步電動機的裝置

有效

• 申請號: 201210592101.3
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103187910A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 李敬柱
• 申請（專利權）人: LS產電株式會社
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;鄧玉婷

技術領域

本公開涉及一種用于控制內置式永磁同步電動機的裝置。

背景技術

本節提供與本公開有關的背景信息，其不必然是現有技術。

具有比感應電動機的效率更高的效率的內置式永磁同步電動機（IPMSM）已在能量節省方面得到很大關注。但是，IPMSM的缺點在于其在控制上的復雜性超過了感應電動機。

通常基于矢量控制（磁場定向控制）來控制IPMSM。通常，在對電動機的高性能有需求的工業領域中廣泛地使用用于計算電動機的精確的轉速的矢量控制方法。基于是否具有位置傳感器，將矢量控制分成兩種方法，即，有傳感器式（sensored）矢量控制和無傳感器式（sensorless）矢量控制。

為了在矢量控制期間獲得IPMSM的良好性能，必須本質上習得電動機常數（定子電阻、直軸（d-axis）電感、交軸（q-axis）電感和永磁鐵的磁通量），并且為了執行平穩啟動，需要習得永磁鐵中的磁極的位置。由于有這些要求，對IPMSM的控制在通用性和普遍性方面遭到降低。

圖1是說明根據現有技術的脈寬調制（PWM）逆變器系統的配置的方框圖。

參見圖1，根據現有技術的逆變器系統包括：三相電源單元（100），其用于將電源提供給PWM逆變器（200）；PWM逆變器單元（200），其用于變換從三相電源單元（100）接收的電源；以及IPMSM（300），由PWM逆變器單元（200）生成的電壓來操作IPMSM。

PWM逆變器單元（200）依次包括：電源變換單元（210），其將電壓提供給IPMSM（300）；電流檢測單元（220），其檢測IPMSM（300）中流過的電流；以及控制器（230），其控制提供給IPMSM（300）的電壓和頻率。

圖2是說明圖1中的控制器的具體配置的概念上的方框圖。控制器包括：V/F模式單元（231），其根據參考頻率（fref）生成參考電壓（Vref）；以及三相參考電壓變換單元（231），其根據由V/F模式單元（231）生成的參考電壓（Vref）來生成三相參考電壓（Vasref、Vbsref、Vcsref）。

圖3是由圖1的控制器進行電壓/頻率恒定控制期間的IPMSM（300）的電流波形。

通常，傳統上由矢量控制方法來控制IPMSM。但是，為了實現傳統的矢量控制方法，基本上必須習得電動機常數并且需要復雜的等式。

相反地，在將電壓/頻率恒定控制方法應用到如圖2中所說明的感應電動機的情況下，即使電動機常數未知，也能夠使用簡單的等式來簡單地實現操作。

在將通常應用到感應電動機的電壓/頻率恒定控制方法應用到IPMSM的情況下，通過IPMSM的凸極性（saliency）來激活無負載狀態下IPMSM的啟動（圖3的A部分）。

但是，在電動機速度（輸出頻率）恒定的狀態下負載增加的情況下，如圖3的B部分所示，由于電壓幅度固定以及IPMSM的電流劇烈振蕩以至幅度增加，用于PWM逆變器的功率半導體設備的電壓幅度增加并且IPMSM的電流應力（current?stress）增加。

結果，在簡單的電壓/頻率恒定控制方法下，IPMSM的操作遭遇不利。

發明內容

本節提供了本公開的總的概述，并且不是其全部范圍或其所有特征的全面披露。

與本公開一致的方法和系統提供了一種用于控制內置式永磁同步電動機（IPMSM）的裝置，所述裝置配置成通過實現電壓控制來容易地控制IPMSM而不使用復雜的矢量控制，所述電壓控制是基于使用PWM逆變器的IPMSM的電壓/頻率控制中的負載變化而實現的。

但是，應當強調，本公開不限于如上文所解釋的特定披露。應當理解，本領域技術人員可以理解到本文沒有提到的其他技術主題。

在本公開的總的方案中，提供了一種用于控制IPMSM的裝置，所述裝置包括：第一生成單元，其配置成根據參考頻率生成同步參考坐標系的交軸參考電壓；電流變換器，其配置成根據所述IPMSM的三相電流生成同步參考坐標系的電流；以及電壓控制器，其配置成響應于負載變化而生成對電壓進行補償的直軸參考電壓。

在一些示例性實施例中，所述裝置可以進一步包括：第一變換單元，其配置成：將所述交軸參考電壓和所述直軸參考電壓變換成三相參考電壓，以及將變換后的三相參考電壓提供給所述IPMSM。

在一些示例性實施例中，所述裝置可以進一步包括：電流檢測單元，其配置成檢測輸入所述IPMSM的三相電流，其中，所述電流檢測單元將檢測到的三相電流提供給所述電流變換器。