一种无电流反馈的面贴式永磁同步电动机转矩控制方法

摘要

一种无电流反馈的面贴式永磁同步电动机转矩控制方法，首先在数字控制器中定时采集电机转子的机械角度，计算出转子角速度，然后根据角速度、期望的电机输出转矩值与电机参数，计算出所需的交轴电压分量。然后根据标定过的转换关系，将转子的机械角度转换为电角度，并用当前电角度进行轴系变换计算出所需的电机三相端电压，最终通过PWM逆变器完成三相端电压的输出，实现电磁转矩的输出控制。本发明方法应用开环电压矢量控制方式代替电流矢量坐标变换与电流反馈控制过程，无需使用电流传感器与电流可控的PWM逆变器，可在较宽的转速范围内实现良好的转矩控制效果，特别适用于电路可靠性要求较高、低带宽的精密伺服控制系统中。

主权项

一种无电流反馈的面贴式永磁同步电动机转矩控制方法，其特征在于包括如下步骤：(1)通过加电锁定的方式，标定出转子的零位角度θ₀；(2)定时采集电机转子的机械角度，并通过差分的方式获取电机转子的转动角速度ω_r；(3)根据期望的电机力矩输出值计算所需的交轴电流其中K_i为电机电流力矩系数，表征了电机通入三相对称正弦电流时电机产生的电磁转矩与正弦电流峰值的比值；(4)根据转动角速度ω_r和所需的交轴电流计算所需的交轴电压$u_q^{*}=\frac{(R^2+L^2{p}^2{\omega }_r^2)i_q^{*}}{R}+\frac{2}{3}{K}_i{\omega }_r$其中R为电机的相电阻，L为电机的相电感，p为电机的磁极对数；(5)根据标定的零位角度θ₀，当前电机转子的机械角度θ_m，计算得到当前电机转子的电角度θ_e＝mod(p×(θ_m‑θ₀)，360°)，其中函数mod(a,b)表示取a除以b的余数；(6)根据的计算结果以及电机转子的电角度θ_e，按照Park逆变换、Clark逆变换计算期望的电机a,b,c三相绕组的相电压值为：(7)根据步骤(6)得到的计算三相逆变器所需的PWM占空比D_a、D_b、D_c分别为：$\left\{\begin{array}{c}{D}_a=(u_{ao}^{*}+0.5V_{DC})/V_{DC}\\ D_b=(u_{bo}^{*}+0.5V_{DC})/V_{DC}\\ D_c=(u_{co}^{*}+0.5V_{DC})/V_{DC}\end{array}\right.$依据PWM占空比D_a、D_b、D_c，生成驱动三相逆变器的PWM开关信号实时控制三相逆变器的开关状态，将电压信号加载到电机的三相端子上，实现转矩的输出控制，其中V_DC为三相逆变器的直流母线电压。