[發明專利]基于電流型逆變器盤式無鐵心永磁同步電機控制器及方法

有效

• 申請號: 201310331895.2
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103401499A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 王曉遠;王曉光
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02M3/155;H02P25/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種基于電流型逆變器盤式無鐵心永磁同步電機控制器，包括有控制電路（1）和用于驅動盤式無鐵心電機（M）的三相逆變電路（2），所述三相逆變電路（2）的信號輸入端連接控制電路（1）的信號輸出端，其特征在于，還設置有降壓斬波電路（3），所述降壓斬波電路（3）的控制信號輸入端連接控制電路（1）的信號輸出端，降壓斬波電路（3）的電流輸出端通過電感L連接三相逆變電路（2）的電流輸入端，所述的盤式無鐵心電機（M）的輸出軸通過一個角度傳感器（4）連接控制電路（1）的信號輸入端，所述三相逆變電路（2）的三相電流輸出分別通過電流傳感器（5）連接控制電路（1）的信號輸入端。

2.根據權利要求1所述的基于電流型逆變器盤式無鐵心永磁同步電機控制器，其特征在于，所述的降壓斬波電路（3）包括有直流電源U，第一開關管VS1和連接在第一開關管VS1的集電極和發射極之間的第一續流二極管VSD1，以及第二開關管VS2和連接在第二開關管VS2的集電極和發射極之間的第二續流二極管VSD2，其中，所述的第一開關管VS1的集電極連接直流電源U的正極，柵極連接控制電路（1）的信號輸出端，所述第二開關管VS2的發射極連接直流電源U的負極，柵極連接控制電路（1）的信號輸出端，第二開關管VS2的集電極和第一開關管VS1的發射極作為輸出端共同連接電感L的電流輸入端，電感L的電流輸出端連接三相逆變電路（2）。

3.根據權利要求1所述的基于電流型逆變器盤式無鐵心永磁同步電機控制器，其特征在于，所述的三相逆變電路（2）U相輸出端還連接一電容C1的一端，V相輸出端還連接一電容C2的一端，W相輸出端還連接一電容C3的一端，所述電容C1的另一端、電容C2的另一端和電容C3的另一端相互連接。

4.根據權利要求1所述的基于電流型逆變器盤式無鐵心永磁同步電機控制器，其特征在于，所述的角度傳感器（4）采用旋轉變壓器或光電編碼器或磁電編碼器。

5.一種權利要求1或2或3所述的基于電流型逆變器盤式無鐵心永磁同步電機控制器的控制方法，其特征在于，控制電路采用雙閉環控制方法，外環為速度環，給定轉速與實際轉速之差輸入到速度調節器，速度調節器的輸出為轉矩的給定值；內環為轉矩環，轉矩的給定值和所測得的實際轉矩之差作為轉矩調節器的輸入，轉矩調節器的輸出為電流參考矢量i_ref，具體包括：

（1）控制器通過角度傳感器來檢測轉子位置信號，所測得的轉子位置角度參與控制算法中的坐標變換，并且用于電機轉速的計算；

（2）根據電流傳感器測得電機定子三相電流i_a、i_b、i_c，對三相電流i_a、i_b、i_c進行坐標變換后得出兩相平面直角坐標系下的電流分量i_α、i_β，和旋轉坐標系下的d、q軸電流分量i_d、i_q；

（3）根據兩相坐標系下的電流分量i_α、i_β來判斷參考電流矢量i_ref所在的扇區，根據參考電流矢量所在的扇區，參考電流矢量可以通過相鄰的兩個非零矢量合成得出。

i1=iβi2=32iα-iβ2i3=-32iα-iβ2]]>

（4）定義變量A、B、C，若i₁>0，則A=1，否則A=0；若i₂>0，則B=1，否則B=0；若i₃>0，則C=1，否則C=0；令N=4×C+2×B+A，則可以計算參考電流矢量i_ref所在的扇區；

（5）根據電機的轉子磁鏈、極對數，估算出電機的實際轉矩，作為轉矩調節器的轉矩反饋值；

（6）定義電流調制比M為：

i_inp=M·i_dc

式中i_inp—定子電流峰值

i_dc—直流母線電流。