[发明专利]用于永磁同步电机的无传感器控制系统

说明书

公开了一种用于永磁同步电机的无传感器控制系统。该无传感器控制系统包括：反电动势估计单元，其被配置为使用被施加到逆变器的相电压参考和从逆变器被施加到永磁同步电机的相电流来估计反电动势；以及速度估计单元，其被配置为估计永磁同步电机的转子的角速度和电角度，并且根据本公开内容的一个实施例的反电动势估计单元可以通过修改传统龙伯格观测器的特定部分来维持在低速度的鲁棒性能。

技术领域

本公开内容涉及用于永磁同步电机的无传感器控制系统。

背景技术

永磁同步电机(PMSM)具有每单位体积的高效率、高扭矩和输出以及快速动态特性，使得其已经被主要使用在高性能伺服应用领域中。

在这种永磁同步电机中，转子磁通量从被附接到转子的永磁体生成，使得从永磁体生成的磁通量的绝对位置(即，转子的绝对位置)应当被精确地确定以便即时地精确地控制从永磁同步电机生成的扭矩。因此，在相关技术中，检测转子的绝对位置并在之后将其使用在根据永磁同步电机的控制的磁场定向控制中。然而，转子速度和位置检测器(例如编码器或解析器)造成的问题在于增加系统的成本和体积并降低其可靠性。

为了解决相关技术的上述问题，获得转子的位置信息而不使用速度和位置检测器的控制方法即无传感器控制被使用。

在下文中，将描述使用诸如传统编码器的转子速度和位置检测器的矢量控制，并且之后将描述无传感器控制方法。

图1是用于驱动电机的2级三相电源逆变器的示意性电路图，并且直流(DC)链路101的电压V_dc被施加到三相功率开关102，并且之后由三相功率开关102转换成交流电流(AC)的电压被施加到负载103。

n指示DC链路101中的虚构中性点的位置，并且S_a、S_b和S_c分别指示三相功率开关102中的功率开关的开关功能。即，S_a＝1是指a相顶部开关导通，并且S_a＝0是指a相底部开关导通。换言之，S_a和具有互补关系。

图2是用于描述被施加到三角波比较电压调制以控制逆变器的三相功率开关102的极电压的示意图。

偏移电压参考计算单元202使用三相相电压参考201来计算偏移电压参考，并且三相极电压参考204通过经由相加单元203将相电压参考201与偏移电压参考计算单元202的输出相加来获得并且满足以下方程。

[方程1]

偏移电压是通常存在于三相极电压中的分量并且是指零序电压，使得其不影响线间电压的合成。偏移电压参考计算单元202可以通过各种方法来计算偏移电压，并且以下两种方法是典型地已知的。

在正弦脉宽调制(SPWM)中，偏移电压如下。

[方程2]

在空间矢量PWM(SVPWM)中，偏移电压如下。

[方程3]

这里，v_max是指三相相电压参考之中的最大电压，并且v_min是指其中的最小电压。

图3是用于描述三角波比较电压调制的示例性示意图。

比较单元303将如图2中确定的三相极电压参考240与三角载波进行比较。此时，三角载波的周期与开关频率的周期相同，并且三角载波的最大值和最小值分别为V_ds/2和-V_ds/2。