[发明专利]一种永磁同步电机的正弦调制控制方法及其控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，更具体的说，涉及一种永磁同步电机的正弦调制控制方法及其控制电路。

背景技术

永磁电机按照气隙磁动势及工作电流波形分为永磁同步电机(PMSM)和无刷直流电机(BLDCM)，其中，永磁同步电机(PMSM)由于其具有高控制精度、高转矩密度、良好的转矩稳定性以及低噪声等特点而得到广泛的重视和普遍应用。研究表明，在对永磁同步电机的控制过程中，正弦波控制电流对电机的驱动力矩是平滑的，能很好的改善电机的转矩控制性能，并且可大大降低运行和启动噪音，因此，永磁同步电机工作过程中一般要求电机工作电流(即定子电流)为正弦波电流。

传统的对永磁同步电机的正弦波控制主要是采用矢量控制方法，参考图1，所示为传统的基于矢量控制的永磁同步电机的系统框图，矢量控制的关键在于对定子电流的幅值和空间位置(频率和相位)的控制。如图1所示，其基本原理是将测量的相电流i_a和i_b，经过clark变换将其从三相定子静止坐标系变换到两相定子静止坐标系i_α和i_β；i_α和i_β与转子位置角θ_e结合，再经过Park变换从两相静止坐标系变换到转子两相旋转坐标系i_d和i_q。转子位置和速度检测电路将测量的转子速度n_e和参考转速n_r进行比较，并通过PI调节器产生交轴参考电流i_qref，交、直轴参考电流i_qref、i_dref与实际反馈的交直轴电流i_q、i_d进行比较，其中，取直轴参考电流i_dref＝0，再经过PI调节器，转化为电压v_q和v_d，电压v_q和v_d与检测到的转子位置角θ_e结合再进行Park逆变换，变换为两相静止坐标系的电压v_α和v_β，电压v_α和v_β经过正弦波脉宽调制电路(SVPWM)调制为六路开关信号从而控制逆变器中开关管的开通与关断。

从上述过程可看出，矢量控制方法通过将定子电流分解成独立的直轴电流分量i_d和交轴电流分量i_q，分别进行调节，能够获得良好的解耦特性，从而控制定子电流为正弦波，得到高精度的转矩控制，但其不足之处在于：由于其需要借助复杂的坐标变换进行矢量控制，在一些功率不大，要求不高的场合，控制难度大，成本高；而且矢量控制方法对电机参数的依赖性很大，难以保证完全解耦，其控制效果也会受到影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种永磁同步电机的正弦调制控制方法及其控制电路，其根据所述永磁同步电机的转子位置信号来生成一全波的马蹄形调制波，然后根据所述马蹄形调制波与一三角波比较来产生PWM控制信号以控制逆变器中开关管的导通和关断，从而保证所述永磁同步电机的工作电流为正弦波电流。同时，本发明的控制方法还实现了对永磁同步电机的转速闭环控制。本发明的控制方案实现过程简单，且效果好。

本发明所述的一种永磁同步电机的正弦调制控制方法，包括：

步骤1：检测所述永磁同步电机上的转子位置信息，以获得一转子位置信号，并通过所述转子位置信号计算获得转子的转速测量值；

步骤2：将所述转速测量值与一参考转速值进行比较，产生一误差信号，所述误差信号通过一PI调节器产生一第一调节电压信号；

步骤3：接收所述转子位置信号和所述第一调节电压信号，以所述转子位置信号作为时间基准，生成一全波的马蹄形调制波；所述全波的马蹄形调制波与所述第一调节电压信号相乘，以产生一第二马蹄形调制波；

步骤4：将所述第二马蹄形调制波与一三角波进行比较，以产生PWM控制信号，所述PWM控制信号用以控制逆变器中开关管的导通和关断，从而调节所述永磁同步电机的电流，实现对所述永磁同步电机的正弦波电流控制。

进一步的，在所述步骤3中包括，以所述转子位置信号作为时间基准，将所述转子位置信号分成多个时间区间，在每个时间区间内生成一部分马蹄形调制波，依次将每部分马蹄形调制波连接起来，以此形成所述全波的马蹄形调制波。