电机驱动装置、方法及电机制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电机控制技术领域，本发明专利技术提供一种电机驱动装置、方法及电机，电机驱动装置包括：旋转变换器、位置计算器、速度计算模块以及速度控制器；电机驱动装置还包括：电压限制计算模块，将速度控制器输出信号经过电压限制计算后输出限制电压；第一减法器，用于获得直轴电流差；电流控制器，输出直轴电压分量；交轴电压生成模块，用于输出预设交轴电压分量；电压限制器，对直轴电压分量和预设交轴电压分量进行电压限幅和坐标变换后输出直轴电压和交轴电压；PWM控制器，将直轴电压和交轴电压转换成三相交流电压，通过将限制电压作为驱动装置输出电压的限制，并通过设定交轴电压分量值，实现了对交轴电流的限制，从而实现了对电机电流的控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机控制
，尤其涉及一种电机驱动装置、方法及电机。
技术介绍
目前，无刷电动机主要采用经典矢量控制方案，如图1和图2所示，电机驱动装置包括上位机控制模块和下位机控制模块，其中，上位机控制模块实现转速闭环控制，下位机控制模块实现调速功能，如图1所示，位置计算模块11输出位置反馈信号和速度反馈信号，速度计算模块12根据所述位置反馈信号输出转子电角速度，速度控制器1根据转子电角速度输出调节指令给交轴电流计算模块3，直轴电流计算模块2输出指定直轴电流，电流控制器4输出直轴电压分量和交轴电压分量，电压限制器5输出直轴电压和交轴电压，PWM控制器6输出三相交流电压给逆变驱动模块9以驱动电动机10。图2与图1的不同点在于速度指令模块14转换成电机速度指令，速度控制器接收所述电机速度指令与速度计算模块12的速度反馈指令生成电机的交轴指令，电流控制器4再输出直轴电压分量和交轴电压分量。图1中的技术方案的优点在于矢量控制效率高，能耗小，结构简单，并且易于实现，但是下位机控制模块不能实现空载调速，甚至即使带上位机控制模块时，由于上位机控制模块调节精度和相应不够，空载调速也比较困难。图2中的技术方案除了具有图1中技术方案的优点外，其下位机控制模块在单独给定调节指令时，也能进行调速，但是由于下位机控制模块用到转速指令，导致采用霍尔传感器和无位置传感器转速在低速时调速困难。图1和图2的技术方案在编码器精度低特别是霍尔传感器的控制中，负载抗扰能力很差。为了解决图1和图2中技术方案的缺陷，如图3所示，现有技术提出一种解决方案，即将速度控制器1输出的调节指令经过电压指令生成模块17后生成电压指令，PWM控制器根据电压指令驱动逆变器模块9以驱动电机，该技术方案虽然能够实现空载调速，但是电流波形较差，转矩脉动大并且输出给电机的电流不可控。综上所述，现有技术中的电机驱动装置存在转矩脉动大并且输出给电机的电流不可控的问题，同时由于现有方案的技术特点在大负载情况下，特别是对于负载突变情况下，有良好的抗负载变化能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电机驱动装置、方法及电机，旨在解决针对现有技术中的电机驱动装置存在转矩脉动大并且输出给电机的电流不可控，抗负载扰动能力差的问题。本专利技术是这样实现的，第一方面提供一种电机驱动装置，所述电机驱动装置包括：旋转变换器，用于将所述定子电流经过坐标旋转变换后输出交轴电流分量和直轴电流分量；位置计算器，用于检测电机转子的位置，并根据所述电机转子的位置输出位置反馈信号；速度计算模块，用于根据所述位置反馈信号输出转子电角速度；速度控制器，用于输出使所述转子电角速度和转速指令趋向于零的速度控制器输出信号；所述电机驱动装置还包括：电压限制计算模块，用于将所述速度控制器输出信号经过电压限制计算后输出限制电压；直轴电流生成模块，用于生成预设直轴电流；第一减法器，用于将所述预设直轴电流与所述直轴电流分量进行减法运算后得到直轴电流差；电流控制器，用于输出使所述直轴电流差趋向于零直轴电压分量；交轴电压生成模块，用于生成预设交轴电压分量；电压限制器，用于根据所述限制电压和所述位置反馈信号对所述直轴电压分量和所述预设交轴电压分量进行电压限幅和坐标变换后输出直轴电压和交轴电压；PWM控制器，用于将所述直轴电压和所述交轴电压转换成三相交流电压。结合第一方面，作为第一方面的第一种实施方式，所述交轴电压生成模块生成预设交轴电压分量的过程具体为：根据以下算式进行计算后输出预设交轴电压分量：Uq＝ω(Id×Ld+ψf)；其中，Uq为预设交轴电压分量，Id为直轴电流分量，ω为转子电角速度，Ld为电子直轴电感分量，ψf为永磁体磁链。结合第一方面，作为第一方面的第二种实施方式，所述交轴电压生成模块生成预设交轴电压分量的过程具体为：根据以下算式进行计算后输出预设交轴电压分量：Uq=(K×US)2-Ud2]]>其中，Uq为预设交轴电压分量，K为电压系数，Ud为直轴电压分量，Us为限制电压。结合第一方面，作为第一方面的第三种实施方式，所述电压限制器根据所述限制电压对所述直轴电压分量和所述预设交轴电压分量进行电压限幅后，再根据所述位置反馈信号进行坐标变换输出直轴电压和交轴电压；或者，所述电压限制器根据所述位置反馈信号进行坐标变换后，再根据所述限制电压对所述直轴电压分量和所述预设交轴电压分量进行电压限幅输出直轴电压和交轴电压。本专利技术第二方面提供一种电机驱动方法，所述电机驱动方法包括：将定子电流经过坐标旋转变换后输出交轴电流分量和直轴电流分量；检测电机转子的位置，并根据所述电机转子的位置输出位置反馈信号；根据所述位置反馈信号输出转子电角速度，并根据所述转子电角速度和速度指令输出使所述转子电角速度和速度指令趋向于零的速度控制器输出信号；将所述速度控制器输出信号经过电压限制计算后输出限制电压；生成预设直轴电流，将所述预设直轴电流与所述直轴电流分量进行减法运算后得到直轴电流差，并根据所述直轴电流差输出使所述直轴电流差趋向于零的直轴电压分量；生成预设交轴电压分量，并根据所述限制电压和所述位置反馈信号对所述直轴电压分量和所述预设交轴电压分量进行电压限幅和坐标变换后输出直轴电压和交轴电压；将所述直轴电压和所述交轴电压转换成三相交流电压。结合第二方面，作为第二方面的第一种实施方式，所述生成预设交轴电压分量的步骤具体为：根据以下算式进行计算后输出预设交轴电压分量：Uq＝ω(Id×Ld+ψf)；其中，Uq为预设交轴电压分量，Id为直轴电流分量，ω为转子电角速度，Ld为电子直轴电感分量，ψf为永磁体磁链。结合第二方面，作为第二方面的第二种实施方式，所述生成预设交轴电压分量的步骤具体为：根据以下算式进行计算后输出预设交轴电压分量：Uq=(K×US)2-Ud2]]>其中，Uq为预设交轴电压分量，K为电压系数，Ud为直轴电压分量，Us为限制电压。本专利技术第三方面提供一种电机驱动装置，所述电机驱动装置包括：旋转变换器，用于将定子电流经过坐标旋转变换后输出交轴电流分量和直轴电流分量；位置计算器，用于检测电机转子的位置，并根据所述电机转子的位置输出位置反馈信号；速度计算模块，用于根据所述位置反馈信号输出转子电角速度；速度控制器，用于输出使所述转子电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机驱动装置，所述电机驱动装置包括：旋转变换器，用于将定子电流经过坐标旋转变换后输出交轴电流分量和直轴电流分量；位置计算器，用于检测电机转子的位置，并根据所述电机转子的位置输出位置反馈信号；速度计算模块，用于根据所述位置反馈信号输出转子电角速度；速度控制器，用于输出使所述转子电角速度和所输入的速度指令趋向于零的速度控制器输出信号；其特征在于，所述电机驱动装置还包括：电压限制计算模块，用于将所述速度控制器输出信号经过电压限制计算后输出限制电压；直轴电流生成模块，用于生成预设直轴电流；第一减法器，用于将所述预设直轴电流与所述直轴电流分量进行减法运算后得到直轴电流差；电流控制器，用于输出使所述直轴电流差趋向于零的直轴电压分量；交轴电压生成模块，用于生成预设交轴电压分量；电压限制器，用于根据所述限制电压和所述位置反馈信号对所述直轴电压分量和所述预设交轴电压分量进行电压限幅和坐标变换后输出直轴电压和交轴电压；PWM控制器，用于将所述直轴电压和所述交轴电压转换成三相交流电压。

【技术特征摘要】
1.一种电机驱动装置，所述电机驱动装置包括：
旋转变换器，用于将定子电流经过坐标旋转变换后输出交轴电流分量和直
轴电流分量；
位置计算器，用于检测电机转子的位置，并根据所述电机转子的位置输出
位置反馈信号；
速度计算模块，用于根据所述位置反馈信号输出转子电角速度；
速度控制器，用于输出使所述转子电角速度和所输入的速度指令趋向于零
的速度控制器输出信号；
其特征在于，所述电机驱动装置还包括：
电压限制计算模块，用于将所述速度控制器输出信号经过电压限制计算后
输出限制电压；
直轴电流生成模块，用于生成预设直轴电流；
第一减法器，用于将所述预设直轴电流与所述直轴电流分量进行减法运算
后得到直轴电流差；
电流控制器，用于输出使所述直轴电流差趋向于零的直轴电压分量；
交轴电压生成模块，用于生成预设交轴电压分量；
电压限制器，用于根据所述限制电压和所述位置反馈信号对所述直轴电压
分量和所述预设交轴电压分量进行电压限幅和坐标变换后输出直轴电压和交轴
电压；
PWM控制器，用于将所述直轴电压和所述交轴电压转换成三相交流电压。
2.如权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，所述交轴电压生成模
块生成预设交轴电压分量的过程具体为：
根据以下算式进行计算后输出预设交轴电压分量：
Uq＝ω(Id×Ld+ψf)；
其中，Uq为预设交轴电压分量，Id为直轴电流分量，ω为转子电角速度，

\tLd为电子直轴电感分量，ψf为永磁体磁链。
3.如权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，所述交轴电压生成模
块生成预设交轴电压分量的过程具体为：
根据以下算式进行计算后输出预设交轴电压分量：
Uq=(K×US)2-Ud2;]]>其中，Uq为预设交轴电压分量，K为电压系数，Ud为直轴电压分量，Us为限制电压。
4.如权利要求1所述的电机驱动装置，其特征在于，所述电压限制器根据
所述限制电压对所述直轴电压分量和所述预设交轴电压分量进行电压限幅后，
再根据所述位置反馈信号进行坐标变换输出直轴电压和交轴电压；
或者，所述电压限制器根据所述位置反馈信号进行坐标变换后，再根据所
述限制电压对所述直轴电压分量和所述预设交轴电压分量进行电压限幅输出直
轴电压和交轴电压。
5.一种电机驱动方法，其特征在于，所述电机驱动方法包括：
将定子电流经过坐标旋转变换后输出交轴电流分量和直轴电流分量；
检测电机转子的位置，并根据所述电机转子的位置输出位置反馈信号；
根据所述位置反馈信号输出转子电角速度，并根据所述转子电角速度和速
度指令输出使所述转子电角速度和速度指令趋向于零的速度控制器输出信号；
将所述速度控制器输出信号经过电压限制计算后输出限制电压；
生成预设直轴电流，将所述预设直轴电流与所述直轴电流分量进行减法运
算后得到直轴电流差，并根据所述直轴电流差输出使所述直轴电流差趋向于零
的直轴电压分量；
生成预设交轴电压分量，并根据所述限制电压和所述位置反馈信号对所述
直轴电压分量和所述预设交轴电压分量进行电压限幅和坐标变换后输出直轴电
压和交轴电压；
将所述直轴电压和所述交轴电压转换成三相交流电压。
6.如权利要求5所述的电机驱动方法，其特征在于，所述生成预设交轴电
压分量的步骤具体为：
根据以下算式进行计算后输出预设交轴电压分量：
Uq＝ω(Id×Ld+ψf)；
其中，Uq为预设交轴电压分量，Id为预设直轴电流分量，ω为转子电角速
度，Ld为电子直轴电感分量，ψf为永磁体磁链。
7.如权利要求5所述的电机驱动方法，其特征在于，所述生成预设交轴电
压分量的步骤具体为：
根据以下算式进行计算后输出预设交轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，赵小安，吴玉飞，龚黎明，
申请(专利权)人：广东威灵电机制造有限公司，美的威灵电机技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44