[發明專利]PMSM無位置傳感器矢量控制系統及方法

在審

• 申請號: 201710543820.9
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN109217763A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 沈靜;盧燁;干淑陽;于航;邵敏峰
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02P21/28
• 分類號: H02P21/28;H02P21/13
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種PMSM無位置傳感器矢量控制系統，其特征在于，包括Clark變換模塊、Park變換模塊、Park逆變換模塊、脈沖寬度調制模塊、逆變器模塊、滑模觀測器、第一比較器、第二比較器、第三比較器、轉速調節器和電流調節器；其中，

Clark變換模塊的輸入端連接永磁同步電機的三相定子電流輸出端，Clark變換模塊的輸出端連接Park變換模塊的輸入端和滑模觀測器的輸入端；

Park變換模塊的d軸電流輸出端連接第一比較器的反饋輸入端，第一比較器的輸出端通過電流調節器連接Park逆變換模塊的d軸電壓輸入端；

Park變換模塊的q軸電流輸出端連接第二比較器的反饋輸入端，第二比較器的輸出端通過電流調節器連接Park逆變換模塊的q軸電壓輸入端；

Park逆變換模塊的輸出端連接脈沖寬度調制模塊的輸入端，脈沖寬度調制模塊的輸出端連接逆變器模塊的輸入端，逆變器模塊的輸出端連接永磁同步電機的控制端；

滑模觀測器的輸出端連接第三比較器的反饋輸入端，第三比較器的輸出端通過轉速調節器連接第二比較器的輸入端。

2.一種基于權利要求1所述PMSM無位置傳感器矢量控制系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、采集PMSM的三相定子電流信號i_a、i_b、i_c，經過Clark變換輸出等效的兩相靜止坐標系下的定子電流i_α、i_β；

步驟二、根據步驟一所得的兩相靜止坐標系下的定子電流i_α、i_β輸入滑模觀測器中估算轉子速度ω和位置θ；

步驟三、根據步驟一所得的兩相靜止坐標系下的定子電流i_α、i_β經過Park變換輸出等效的兩相旋轉坐標系下的定子電流i_d、i_q；

步驟四、將d軸參考電流設為I_dREF＝0，與步驟三中得到的電流i_d進行作差，差值通過電流調節器調節后輸出d軸的參考電壓V_d；

步驟五、根據步驟二中滑模觀測器輸出的轉速估計值與給定轉速值N_REF作差，差值通過轉速調節器后輸出q軸的參考電流I_qREF；

步驟六、根據步驟五中q軸的參考電流I_qREF與步驟三中得到的電流i_q進行作差，差值通過電流調節器調節后輸出q軸的參考電壓V_q；

步驟七、將步驟四和步驟六中輸出的d、q軸參考電壓V_d、V_q經過Park反變換，輸出兩相靜止坐標系下的控制電壓V_α、V_β；

步驟八、將步驟七中兩相控制電壓V_α、V_β進行空間矢量調制，輸出6路PWM波形；

步驟九、將步驟八中輸出的PWM波形輸至三相逆變器中，逆變器向PMSM輸入三相電壓U_a、U_b、U_c，從而控制永磁同步電機運轉，完成PMSMA的無位置傳感器的矢量控制。

3.根據權利要求2所述的PMSM無位置傳感器矢量控制方法，其特征在于，在步驟一中，Clark變換公式如下：

在步驟三中，Park變換公式如下：

其中為通過滑模觀測器估算出的PMSM轉子角度；

在步驟七中Park反變換公式如下：

4.根據權利要求2所述的PMSM無位置傳感器矢量控制方法，其特征在于，在步驟二中，滑模觀測器設計如下：

其中是i_s＝[i_α,i_β]^T的估算值；和是定子電阻R_s和電感L的估算值；u_s＝[V_α,V_β]^T是PMSM定子電壓在兩相靜止坐標下的值；z＝[z_α,z_β]^T。