[实用新型]一种永磁同步电机的控制装置及电机系统

说明书

本实用新型公开了一种永磁同步电机的控制装置及电机系统，采集电机运行电流，通过FIR带通滤波器分析提取电机反电动势的5次谐波，并计算出5次谐波的幅值和相位，根据FIR带通滤波器的线性相位特性，通过最小二乘准确计算出5次谐波经过FIR带通滤波器时产生的相位延时，得到补偿了相位延时的5次谐波，然后将幅值取反的5次谐波信号叠加注入到电机的矢量控制电压信号中，有效抵消电机反电动势的5次谐波，提高电机的功率密度，降低电机转矩脉动和噪音，同时由于FIR带通滤波器是递推型滤波器，运算效率高，减少MCU计算量，简化永磁同步电机控制器的设计难度和成本。

技术领域

本实用新型涉及电动汽车压缩机技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机的控制装置及电机系统。

背景技术

随着电动汽车的普及，汽车电动空调使用也越来越多，作为电动空调主要核心部件的压缩机显得尤为重要，除了高可靠性要求外，高功率密度，低噪音，易于生产，也是最重要的几点要求。尤其在对汽车运行噪音和振动性能要求越来越高的情况下，作为汽车噪音和振动主要来源的电机，要求也越来越高。目前很多汽车用电动空调压缩机多采用分布绕组和表贴式永磁同步电机，分布绕组生产能力要求高，生产成本高，而表贴式永磁同步电机因为凸极性不明显，很难利用磁阻转矩，电机功率密度不高，达到相同的功率输出，电机重量比较重，体积较大，很难适应汽车对零部件的轻量化的要求。而普通的内嵌式永磁同步电机虽然具有磁阻转矩，但是一般反电势存在不同阶次的谐波，普通的驱动器若只采用MTPA和弱磁控制，很难消除谐波的影响，造成振动和噪音比较大，同时控制器的设计复杂度也很大。因此，一种设计简单且能够有效降低噪音和振动的电机及控制装置是本领域技术人员要研究的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种能够有效降低电机振动和噪音的永磁同步电机的控制装置及电机系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种永磁同步电机的控制装置，包括：

MCU模块，用于接收上位机的指令并输出电机控制信号；功率驱动电路模块，用于接收所述MCU模块发出的所述电机控制信号并驱动电机转动；电流采样模块，用于采集电机定子的运行电流并将采样电流反馈输出至所述MCU模块用于控制计算；所述MCU模块包括有5次谐波提取模块，所述5次谐波提取模块包括FIR带通滤波器、幅值相位辨识估计模块和延时补偿模块，所述FIR带通滤波器从所述采样电流中提取反电动势的5次谐波信号，并且输出至所述幅值相位辨识估计模块计算出所述5次谐波信号的幅值和相位，所述延时补偿模块获取所述幅值相位辨识估计模块的信号输出，计算经过所述FIR带通滤波器后产生的相位延时。

进一步，所述FIR带通滤波器设计为多组，每组所述FIR带通滤波器的通带截止频率依次连续等间隔递增且通带宽度相同。

进一步，所述5次谐波提取模块还包括有取反和clark变换模块及比例运算模块；所述取反和clark变换模块获取所述延时补偿模块的输出信号，将所述5次谐波信号的幅值取反并经过clark变换，获得两相静止坐标系下的所述5次谐波电流信号I_α5th和I_β5th，所述比例运算模块将所述5次谐波电流信号Iα_5th和I_β5th转换为电压信号U_α5th和U_β5th。

进一步，所述电流采样模块包括有低通滤波器，所述低通滤波器的截止频率设计为所述采样电流经傅里叶分析得到的基波频率的10倍。

一种永磁同步电机系统，包括电动机和采用所述永磁同步电机的控制装置，所述电动机包括有定子和转子。