[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

说明书

技术领域

本发明涉及永磁同步电动机，特别是一种永磁同步电动机的无位置传感器控制装置和控制方法。

背景技术

电动机常用在需要高速驱动的场合，例如在PCB加工行业，用户对孔位的“小而细”的要求越来越高，这就要求主轴电机的旋转速度也越来越高，因此驱动装置电动机的旋转速度也要求越来越高。然而，对于高速驱动装置，在电动机的电机转子上装位置传感器是件非常困难的事，因此有必要对电机采用无位置传感器的控制方式。感应电机不需位置传感器就能轻松驱动，现有超高速驱动大多是采用感应电机来带动的，但是，感应电机驱动相对于永磁同步电动机驱动而言，效率低且不利于节能，再则，控制方式是全开环的，在加工受到冲击负载时无法稳定电机的速度。因此，已有许多研究是针对永磁同步电动机的无传感器控制的。相关的文献例如，“Sensorless Speed Estimation of PMSM Using a Hybrid Method”，Y.Liu，J.Liu，L.Dai and C.Yu，Proceedings of the 7th World Congress on Intelligent Control and Automation，pp.3451-3454，2008。在从电机启动直到其在高速区运行的整个过程中，通过检测电动机线圈上流过的电流，来推测磁极的位置，以对电动机进行实施闭环负反馈控制。然而，按照这种永磁同步电动机无传感器控制方案，电动机起动时，由于磁极的位置推定误差大的缘故，易造成脱调失步现象。

发明内容

本发明的主要目的就是针对现有技术的不足，提供永磁同步电动机的无位置传感器控制装置和方法，保证电动机在高低速都能稳定可靠地运行，并最大限度地提高效率，达到节能效果。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

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、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。

一种永磁同步电动机无位置传感器控制方法，包括以下步骤：

判断同步电动机是否运行在设定速度之上，在判断同步电动机未达到设定速度时，通过开环控制系统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，通过闭环负反馈控制系统对同步电动机进行闭环控制，其中所述设定速度按照以下条件预先设定：所述闭环负反馈控制系统在同步电动机运行到所述设定速度时反馈的电气相位与旋转速度的推定值不低于预定精度。

本发明有益的技术效果在于：

采用本发明的永磁同步电动机无位置传感器控制装置/方法，通过判断同步电动机的运行速度，在低速时对同步电动机进行开环拖动控制，在电动机运行到一定速度后再利用推定的电气相位与旋转速度(磁极的位置和速度)来进行闭环反馈控制，与现有的永磁同步电动机驱动相比，本发明有效消除了在低速情况下采用闭环控制由于推定值误差大而带来的不稳定、易造成脱调失步的现象，保证电动机在高低速时都能稳定可靠地运行，有利于最大限度地提高工作效率并达到良好节能效果。

附图说明

图1-图4为本发明永磁同步电动机无位置传感器控制装置的多个实施例的系统结构示意图。

具体实施方式

以下通过实施例结合附图对本发明进行进一步的详细说明。

在一个实施例里，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、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，所述切换开关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，所述切换开关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，所述设定速度满足以下条件：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。