一种大功率内置式永磁同步电机无位置传感器控制系统及控制方法

摘要

一种大功率内置式永磁同步电机无位置传感器控制系统及控制方法，属电机控制领域。本发明是为了解决传统的大功率内置式永磁同步电机系统在低开关频率工作时导致的低次谐波成分增大的问题，也为了满足在消弱低次谐波时同时产生幅值恒定的旋转电压矢量控制的需求。采用SHMPWM技术，保证在低开关频率工作条件下对大功率永磁同步电机系统的谐波抑制；并通过加强SHMPWM非线性超越方程组的约束条件，从削弱的谐波成分中提取幅值恒定、相角互差120°的三相特定谐波成分信号用于进行转子位置的估算；采用带通滤波器得到特定谐波电流；利用位置观测器得到估算的永磁同步电机转速及转子位置，实现电机的无位置传感器转速闭环矢量控制。本发明适用于电机控制。

主权项

一种大功率内置式永磁同步电机无位置传感器控制系统，其特征在于，该系统包括一号PI计算单元(1)，用于对角速度与转子反馈角速度ω_r的差进行PI运算得到给定转矩MTPA最大转矩/安培单元(2)，用于对所述给定转矩进行最大转矩电流比运算，并得到d、q轴电流给定值二号PI计算单元(3)，用于对q轴电流给定值与q轴电流反馈值i_q的差进行PI运算，得到q轴电压给定值三号PI计算单元(4)，用于对d轴电流给定值与d轴电流反馈值i_d的差进行PI运算，得到d轴电压给定值一号Park逆变换单元(5)，用于对转子的位置信息所述q轴电压给定值和d轴电压给定值进行Park逆变换，分别得到α轴给定电压和β轴给定电压三电平SHMPWM单元(6)，用于对所述α轴给定电压和β轴给定电压进行三电平SHMPWM运算，进而生成功率器件的脉宽信号；三电平逆变器单元(7)，用于根据所述功率器件脉宽信号生成三相三电平电压信号，并输出a相和b相的电流i_a、i_b，且所述三相三电平信号中包含幅值恒定、相位相差120°相位角的m次谐波电压矢量u_am,u_bm,u_cm；一号Clark变换单元(8)和二号Park逆变换单元(9)，用于将转子的位置信息所述三相电流信号i_a、i_b依次进行Clark变换和Park逆变换，得到d轴电流反馈值i_d和q轴电流反馈值i_q；带通滤波器BPF(10)，用于对所述三相电流信号i_a、i_b滤除，得到特定谐波电流i_am、i_bm；二号Clark变换单元(11)，用于对所述特定谐波电流i_am、i_bm进行Clark变换，得到α‑β轴系下的电流i_αm、i_βm；位置观测器单元(12)，用于对所述α‑β轴系下的电流i_αm、i_βm进行信号处理，获得转子反馈角速度ω_r及转子的位置信息