一种永磁同步电机控制装置及系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例涉及一种永磁同步电机控制装置及系统，该装置包括：位置检测单元，用于检测电机转子的位置；参考产生单元，用于根据所述电机转子的位置确定离散的参考时刻；电流测量单元，用于确定所述离散的参考时刻对应的电机的相电流值；计算单元，用于根据所述离散的参考时刻对应的电机的相电流值，确定所述电机的交轴电流值；相位调整单元，用于根据所述电机的交轴电流值，调整电机绕组相调制信号波形的相位；驱动单元，用于根据所述电机转子的位置和调整相位后的电机绕组相调制信号波形，输出各相的电机绕组的驱动信号。本实用新型专利技术可以实现低成本控制电机相电流，提高电机的工作效率。

Permanent magnet synchronous motor control device and system

The embodiment of the utility model relates to a permanent magnet synchronous motor control system and device, the device comprises a position detecting unit for detecting the rotor position; the reference generation unit, according to the motor rotor position is determined by the discrete time reference; current measuring unit for determining the phase current of the discrete motor reference time the corresponding value calculation unit; for discrete time motor phase current corresponding to the reference value according to the q-axis current, determine the value of the motor; a phase adjustment unit, according to the q-axis current of the motor, adjust the motor winding phase waveform and phase modulated signal; driving unit, according to the the winding of the motor rotor position and phase adjustment of the phase modulated signal waveform for driving signal output of each phase winding. The utility model can realize the low cost control of the motor phase current and improve the working efficiency of the motor.

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机控制装置及系统
本技术涉及电机控制
，尤其涉及一种永磁同步电机控制装置及系统。
技术介绍
通常，电机的绕组呈电感特性，因此电机相电流常滞后于所施加的电压。为达成效率优化、高速运转等控制目标，通常需要在各相驱动电压上施加一定的相位角调整。在一些应用中，经常采用简单计算的方法来计算相位角调整。具体为：根据测量变量，如转速、平均母线电流等系统测量值来估算所需的相位角调整。由于这些控制方案仅简单测量电机系统的某一状态变量，并未使用电机当前运行状态进行同步控制，因此在实际应用中常会出现负载意外变化时会进入转速剧烈变化甚至飞车等危险工作状态。
技术实现思路
本技术实施例提供一种永磁同步电机控制装置及系统，可以解决现有技术存在的上述不足。通过在参考时刻计算电机的交轴电流值，根据电机交轴电流值自动调整电机绕组相调制信号波形的相位，进而实现电机的自动优化控制。第一方面，本技术实施例提供了一种永磁同步电机控制装置，该装置包括：位置检测单元，用于检测电机转子的位置；参考产生单元，用于根据所述电机转子的位置确定离散的参考时刻；电流测量单元，用于确定所述离散的参考时刻对应的电机的相电流值；计算单元，用于根据所述离散的参考时刻对应的电机的相电流值，确定所述电机的交轴电流值；相位调整单元，用于根据所述电机的交轴电流值，调整电机绕组相调制信号波形的相位，其中，所述电机的交轴电流是指，在以所述电机转子磁场方向为直轴、以垂直于所述电机转子磁场方向为交轴的转子同步旋转坐标系中，电机各相相电流在交轴上的相电流矢量投影之和；驱动单元，用于根据所述电机转子的位置和相位调整后的电机绕组相调制信号波形，输出各相电机绕组的驱动信号。具体地，本申请通过优化选取离散的参考时刻，降低控制算法的计算复杂度和实现时所需的计算量，可以实现低成本调控电机的相电流，提高电机的工作效率。可选地，所述位置检测单元包括至少一个霍尔元件，所述霍尔元件物理安装位置根据电机本体设计和转子设计确定；所述霍尔元件，用于根据所述电机转子的磁场指向来检测所述电机转子的位置。具体地，通过霍尔元件检测电机转子的位置，并根据电机转子的位置信号选取离散的参考时刻，降低控制算法的计算复杂度和实现时所需的计算量，可以实现低成本调控电机的相电流，提高电机的工作效率可选地，所述参考产生单元，具体用于根据所述电机转子的位置与电机反电动势的关系在一个电角周期内，产生至少一个离散的参考时刻，所述至少一个离散的参考时刻与所述电机反电动势的幅值和相位相关；所述电流测量单元，具体用于获取每个参考时刻对应的至少一相的相电流值；所述计算单元，具体用于根据所述至少一个离散的参考时刻对应的至少一相的相电流值确定所述电机的交轴电流值。可选地，所述计算单元，具体用于通过所述至少一个离散的参考时刻的选择，根据一相的相电流确定所述电机的交轴电流值。可选地，所述相位调整单元，具体用于根据所述电机的交轴电流值，分别调整各相电机绕组相调制信号波形的相位，或统一调整所有相电机绕组相调制信号波形的相位。可选地，所述驱动单元输出的所述电机绕组的驱动信号是脉冲宽度调制信号(PulseWidthModulation，PWM)。第二方面，本技术实施例提供了一种永磁同步电机控制系统，该系统包括：电机控制装置，包括第一方面所述的电机控制装置；功率开关电路，根据所述电机控制装置输出的驱动信号导通或关闭；同步电机，包括电机转子和定子绕组，用于通过所述功率开关电路向所述定子绕组施加驱动电压，产生旋转磁场并推动所述电机转子转动。可选地，所述电机控制装置输出的所述驱动信号直接控制所述功率器件的导通和关闭，进而向所述定子绕组施加驱动电压；或，所述电机控制装置输出的所述驱动信号通过外部的电平转换电路控制所述功率器件的导通和关闭，进而向所述定子绕组施加驱动电压。基于上述技术方案，本技术实施例提供的电机控制装置及系统，可以根据电机转子的位置来选择在特定参考时刻的电机相电流作为控制输入，通过控制电机绕组驱动信号的相位，调控电机的相电流。通过合理选择特定的参考时刻，可有效降低控制算法的计算复杂度和实现时所需的计算量，实现低成本控制电机相电流，提高电机的工作效率。附图说明图1为本技术实施例提供的一种永磁同步电机控制装置结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种永磁同步电机控制系统结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种电机转子坐标系示意图；图4为本技术实施例提供的一种永磁同步电机控制系统结构示意图；图5为本技术实施例提供的永磁同步电机控制集成电路结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。电机通常使用位置传感器来检测电机转子位置，特别是低成本的电机经常使用一个或多个离散位置传感器(如霍尔效应元件或霍尔效应集成电路)来检测电机转子位置，并根据转子位置信号及调制算法输出各相驱动信号，进而形成旋转磁场推动转子旋转。电机的绕组呈电感特性，因此电机相电流滞后于所施加的驱动电压。为达成效率优化等控制目标，通常需要在相调制信号上施加一定的相位调整。图1为本技术实施例提供的一种永磁同步电机控制装置结构示意图。如图1所示，该实施例提供的装置包括：位置检测单元110、参考产生单元120、电流测量单元130、计算单元140、相位调整单元150以及驱动单元160。其中，位置检测单元110用于检测电机转子位置，获取其位置信号。可选地，位置检测单元110包括至少一个霍尔元件；霍尔元件用于根据所述电机转子的磁场指向来检测所述电机转子的位置，所述霍尔元件的物理安装位置根据电机本体设计和转子设计确定。参考产生单元120用于根据所述电机转子的位置确定离散的参考时刻。参考产生单元120具体以转子位置信号为基准，产生离散的参考时刻。电流测量单元130用于测量电机的相电流，获取离散的参考时刻对应的相电流值。计算单元140用于根据离散的参考时刻及此时相电流值，计算电机的交轴电流。其中，电机的交轴电流是指，在以所述电机转子磁场方向为直轴、以垂直于所述电机转子磁场方向为交轴的转子同步旋转坐标系中，电机各相相电流在交轴上的相电流矢量投影之和。可选地，参考产生单元120具体用于根据所述电机转子的位置与电机反电动势的关系在一个电角周期内，产生至少一个离散的参考时刻，所述至少一个离散的参考时刻与所述电机反电动势的幅值和相位相关。电流测量单元130具体用于获取每个参考时刻对应的至少一相的相电流值。计算单元140具体用于根据所述至少一个离散的参考时刻对应的至少一相的相电流值确定所述电机的交轴电流值。相位调整单元150用于根据所述交轴电流值，调整电机绕组相调制信号波形的相位。可选地，根据交轴电流值可根据查找表或简单线性偏移缩放得到调整电机绕组相调制信号波形的相位值。驱动单元160用于根据所述电机转子位置信号和所述相位调整后的电机绕组相调制信号，输出相位调整后的各相绕组的驱动信号。其中，驱动信号用于驱动所述电机转子旋转。下面以三相电机为例，对本实施例所提供的永磁同步电机控制装置做进一步的阐述。对于三相电机，位置检测单元110通常包括三个霍尔效应集成电路，并相隔一定电角(如120度)排列。霍尔效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机控制装置，其特征在于，包括：位置检测单元，用于检测电机转子的位置；参考产生单元，用于根据所述电机转子的位置确定离散的参考时刻；电流测量单元，用于确定所述离散的参考时刻对应的电机的相电流值；计算单元，用于根据所述离散的参考时刻对应的电机的相电流值，确定所述电机的交轴电流值，其中，所述电机的交轴电流是指，在以所述电机转子磁场方向为直轴、以垂直于所述电机转子磁场方向为交轴的转子同步旋转坐标系中，电机各相相电流在交轴上的相电流矢量投影之和；相位调整单元，用于根据所述电机的交轴电流值，调整电机绕组相调制信号波形的相位；驱动单元，用于根据所述电机转子的位置和调整相位后的电机绕组相调制信号波形，输出各相的电机绕组的驱动信号。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机控制装置，其特征在于，包括：位置检测单元，用于检测电机转子的位置；参考产生单元，用于根据所述电机转子的位置确定离散的参考时刻；电流测量单元，用于确定所述离散的参考时刻对应的电机的相电流值；计算单元，用于根据所述离散的参考时刻对应的电机的相电流值，确定所述电机的交轴电流值，其中，所述电机的交轴电流是指，在以所述电机转子磁场方向为直轴、以垂直于所述电机转子磁场方向为交轴的转子同步旋转坐标系中，电机各相相电流在交轴上的相电流矢量投影之和；相位调整单元，用于根据所述电机的交轴电流值，调整电机绕组相调制信号波形的相位；驱动单元，用于根据所述电机转子的位置和调整相位后的电机绕组相调制信号波形，输出各相的电机绕组的驱动信号。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述位置检测单元包括至少一个霍尔元件，所述霍尔元件的物理安装位置根据电机本体设计和转子设计确定；所述霍尔元件，用于根据所述电机转子的磁场指向来检测所述电机转子的位置。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述参考产生单元，具体用于根据所述电机转子的位置与电机反电动势的关系在一个电角周期内，产生至少一个离散的参考时刻，所述至少一个离散的参考时刻与所述电机反电动势的幅值和相位相关；所述电流测量单元，具体用于获取每个参考时刻对应的至少一相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫新，林建辉，许卫征，
申请(专利权)人：上海晶丰明源半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31