[發(fā)明專利]帶LC濾波器的永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710207464.3
• 申請(qǐng)日: 2017-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106849808B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐永向;王明輝;鄒繼斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/24
• 分類號(hào): H02P21/24;H02P25/022;H02P21/13;H02P21/18
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

帶LC濾波器的永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)及方法，涉及電機(jī)設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。它分為兩個(gè)部分：一部分是在靜止坐標(biāo)系下構(gòu)造狀態(tài)觀測(cè)器，此觀測(cè)器僅僅通過(guò)在靠近逆變器端采集電流信號(hào)，從而估算電機(jī)的角度和轉(zhuǎn)速；另一部分是在傳統(tǒng)的雙閉環(huán)控制算法的基礎(chǔ)上，加入對(duì)于濾波器硬件的控制。兩部分共同實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)位置傳感器控制。本發(fā)明不改變電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原有硬件設(shè)計(jì)，且實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單，并提高了控制性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)及方法，屬于電機(jī)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域；

背景技術(shù)

目前，永磁同步電機(jī)通常使用三相逆變器控制，軟件上則使用雙閉環(huán)矢量控制算法。在深水或油井等極端環(huán)境中，逆變器與電機(jī)之間的電纜線會(huì)相應(yīng)變長(zhǎng)。當(dāng)使用長(zhǎng)線傳輸時(shí)，由于傳輸線之間的分布電容與電感的存在，PWM脈沖信號(hào)將會(huì)在電纜上產(chǎn)生電磁波。根據(jù)理論分析，當(dāng)發(fā)生電壓波的全反射時(shí)，入射波電壓與反射波電壓相疊加，電機(jī)端電壓達(dá)到正常電壓的2倍，這有可能破壞整個(gè)系統(tǒng)的絕緣性能，甚至燒毀電機(jī)。目前，解決反射效應(yīng)的一般方法是在線纜靠近逆變器的一端裝配三相LC濾波器，減緩脈沖信號(hào)的作用，從而抑制反射效應(yīng)。然而，與普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)器不同的是，當(dāng)系統(tǒng)中加入了LC濾波器以后，將出現(xiàn)如下問(wèn)題：

1、由于逆變器與電機(jī)距離較遠(yuǎn)，電機(jī)位置傳感器反饋信號(hào)的傳輸線也將相應(yīng)變長(zhǎng)，通信的干擾較大，因此可以考慮使用已有方法估算位置與轉(zhuǎn)速。但是，目前流行的角度與轉(zhuǎn)速估算方法大多基于電機(jī)的基本模型，而LC濾波器改變了系統(tǒng)固有模型，過(guò)去的方法單純針對(duì)電機(jī)模型，因而不再適用于帶LC濾波器的永磁同步電機(jī)系統(tǒng)。有方法是在靠近電機(jī)一端放置電流傳感器，從而獲知電機(jī)電流，然后再使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行估算，但是此方法改變了原有的硬件設(shè)計(jì)方式，且增加了硬件成本，降低了系統(tǒng)可靠性。也有人提出了僅在靠近逆變器一端測(cè)量電流從而進(jìn)行估算的方法，但算法形式較為復(fù)雜。

2、LC濾波器裝配到逆變器與電機(jī)之間后，控制系統(tǒng)階數(shù)升高，傳統(tǒng)的電流環(huán)內(nèi)環(huán)加速度環(huán)外環(huán)的雙閉環(huán)控制方式將不再是最優(yōu)選擇，需要對(duì)濾波器進(jìn)行控制算法的設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種只在靠近逆變器端采集電流信號(hào)，即不改變?cè)杏布O(shè)計(jì)的同時(shí)，能夠在不使用位置傳感器的情況下實(shí)時(shí)并方便地估算電機(jī)的角度和轉(zhuǎn)速，且估算方法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，并對(duì)電機(jī)和濾波器組成的系統(tǒng)進(jìn)行控制的帶LC濾波器的永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)及方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：與權(quán)利要求相同，為便于審閱，暫略。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是：

1、不需要改變?cè)杏布O(shè)計(jì)方式，僅僅測(cè)量逆變器端電流，即可實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的無(wú)位置傳感器控制；

2、狀態(tài)觀測(cè)器的形式更為簡(jiǎn)潔，軟件實(shí)現(xiàn)更為方便；

3、在速度環(huán)和電流環(huán)的基礎(chǔ)上加入對(duì)LC濾波器進(jìn)行滑模控制環(huán)節(jié)，提高了控制性能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種帶LC濾波器的永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)及方法的系統(tǒng)框圖；

圖2為本發(fā)明的一種帶LC濾波器的永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)及方法的狀態(tài)觀測(cè)器和鎖相環(huán)(PLL)估算角度的仿真波形圖；

圖3為本發(fā)明的一種帶LC濾波器的永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)及方法的速度響應(yīng)仿真波形圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：如圖1所示，一種帶LC濾波器的永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)，包括電流采集模塊、Clark變換模塊、Park變換模塊、反Park變換模塊、電機(jī)速度控制模塊、電機(jī)電流控制模塊、LC濾波器滑模控制模塊、狀態(tài)觀測(cè)器模塊、鎖相環(huán)(PLL)模塊、空間矢量脈寬調(diào)制模塊、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，三相逆變器、LC濾波器和表貼式永磁同步電機(jī)，