[發明專利]無電流傳感器的電機控制方法與電機控制裝置、伺服裝置

在審

• 申請號: 202110488272.0
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN112994567A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 王偉亮;耿艷峰;黃年龍;賈松;涂夢雨
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）;上海航天電子有限公司;青島拓準測控技術有限公司
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/06;H02P25/026
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 徐艷艷

本發明涉及一種無電流傳感器的電機控制方法與電機控制裝置、伺服裝置，所述方法步驟為：根據獲取的伺服電機轉子真實位置θ計算伺服電機真實轉速v；對比真實位置θ與設定位置θ^*得到位置差值，經PI控制得到速度給定值v^*；速度給定值v^*與真實轉速v做差得到轉速差值，經PI控制得到q軸電壓u_q；對當前真實位置θ進行三角函數計算得到三角函數值，令u_d=0，電壓u_q和電壓u_d經變換得到靜止坐標系上的電壓矢量U_a、U_b、U_c；比較電壓矢量U_a、U_b、U_c與三角波；根據比較結果生成驅動伺服電機工作的六路PWM控制信號。所述裝置由FPGA實現，且增加磁粉制動器和飛輪。本發明提升伺服電機的低轉速穩定度和定位控制精度。

技術領域

本發明屬于電機控制技術領域，涉及伺服電機控制技術，具體地說，涉及一種無電流傳感器的電機控制方法與電機控制裝置、伺服裝置。

背景技術

在自動控制系統中，輸出量能夠以一定的準確度跟隨輸入量的變化而變化的系統稱為伺服系統，伺服系統由伺服驅動裝置和驅動元件（即伺服電機）組成。近年來，隨著控制理論與電子技術的發展，伺服系統在日常生活、航空航天和武器裝備等領域中得到了廣泛的應用。

對于某些特殊應用場景（如空間載荷伺服、空間天線定向等），伺服系統需要長時間在低轉速下輕載運行，對電機的轉速和定位控制精度要求較高。但是，低轉速輕載模式下，電機的負載力矩將在靜摩擦力矩與動摩擦力矩之間來回切換，使得負載力矩呈現強非線性，容易導致電機出現“停滯-滑脫”的轉速波動現象。同時，電機轉子的永磁體磁鏈與定子齒槽相互作用產生齒槽轉矩，使得轉速波動進一步加劇。因此，非線性摩擦和電機齒槽轉矩是影響低速伺服系統轉速穩定度的關鍵因素，必須要重點考慮。此外，在航空航天應用場合，為保證伺服系統可靠性，電流傳感器造價一般非常昂貴，并且對伺服系統的體積和功耗都有嚴格要求。參見文獻“Kang GH, Son YD, Kim GT, Hur J: A Novel Cogging TorqueReduction Method for Interior-Type Permanent-Magnet Motor. IEEE Transactionson Industry Applications 2009, 45:161-7.”，對現有的超低速專用電機需要對電機結構進行優化，導致生產成本高且通用性差。從降低成本和滿足產品小型化與低功耗的需求角度出發，有必要對電機控制方法及裝置進行優化。