[发明专利]永磁同步电动机无位置传感器控制装置和控制方法

权利要求书

1.一种永磁同步电动机无位置传感器控制装置，包括闭环负反馈控制系统，其特征在于，还包括开环控制系统、切换判断器和切换开关，所述切换判断器用于至少基于同步电动机的转速控制所述切换开关在所述开环控制系统与所述闭环负反馈控制系统之间进行切换，在判断同步电动机未达到设定速度时，切换到所述开环控制系统以对同步电动机进行开环拖动控制，在判断同步电动机运动到设定速度以上时，切换到所述闭环负反馈控制系统以对同步电动机进行闭环控制，其中在同步电动机运行到所述设定速度时所述闭环负反馈控制系统反馈的电气相位与旋转速度的推定值满足预定精度要求。

2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

-所述闭环负反馈控制系统包括：

减算器，用于从给定的目标速度指令ω^*中减去推定速度ω_s后得到速度偏差e；

速度控制器，用于基于速度偏差e进行PI演算后得到q軸电流指令I_q^*；

电流控制器，用于基于q軸电流指令I_q^*和给定的d軸电流指令I_d^*及反馈回来的q軸电流I_q和d軸电流I_d演算得到闭环d軸电压指令V_dc^*和闭环q軸电压指令V_qc^*；

Park逆变换器，用于将d、q軸电压指令V_d^*和V_q^*转换为α、β軸电压指令v_α^*和v_β^*；

Clarke逆变换器，用于将α、β軸电压指令v_α^*和v_β^*转换为三相电压指令v_u^*，v_v^*和v_w^*；

PWM逆变器，用于将三相电压指令v_u^*，v_v^*和v_w^*转换为三相PWM电压v_u，v_v和v_w并将之输出到同步电动机；

电流传感器和加减器，所述电流传感器用于检测同步电动机的两相电流i_u，i_w而所述加减器用于计算出第三相电流i_v；或，电流传感器，用于检测同步电动机的三相电流i_u，i_v和i_w；

Clarke变换器，用于将三相电流i_u，i_v和i_w转换为α、β軸电流i_α和i_β；Park变换器，将α、β軸电流i_α和i_β转换为d、q軸电流i_d和i_q并反馈到电流控制器；

基于静止坐标系模型的速度相位观测器，用于基于同步电动机的静止坐标系模型方程式，输入α、β軸电流i_α和i_β及α、β軸电压指令v_α^*和v_β^*计算出推定电气相位θ_es和同步电动机的推定速度ω_s；

-所述开环控制系统包括：

积分器，用于将目标速度指令ω^*积分后得到目标位置指令θ^*；

增益器，用于将目标位置指令θ^*乘以同步电动机的极对数p得到开环电气相位θ_eo；

开环电压指令产生器，用于根据目标速度指令ω^*产生出开环d軸电压指令V_do^*和开环q軸电压指令V_qo^*;以及

所述Park逆变换器、所述Clarke逆变换器和所述PWM逆变器；

-所述切换判断器至少接收同步电动机的目标速度指令ω^*，且当所述目标速度指令ω^*达到预设值时，判断同步电动机达到所述设定速度；

-所述切换开关在所述目标速度指令ω^*未达到预设值时，将开环d軸电压V_do和开环q軸电压V_qo分别接到d軸电压指令V_d^*和q軸电压指令V_q^*，同时将开环电气相位θ_eo接到电气相位θ_e，在所述目标速度指令ω^*达到预设值时，将闭环d軸电压V_dc和闭环q軸电压V_qc分别接换到d軸电压指令V_d^*和q軸电压指令V_q^*，同时将推定电气相位θ_es接换到电气相位θ_e。