一种永磁同步电机的正弦调制控制方法及其控制电路技术

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机的正弦调制控制方法及其控制电路，通过检测转子位置信息以获得转子位置信号，然后利用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，所述马蹄形调制波与一三角波比较产生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，以实现对所述永磁同步电机的正弦波电流控制。本发明专利技术所公开的正弦调制控制方案简单易行，无需检测定子电流和进行矢量坐标变换，也不需要光电编码器等昂贵的转子位置检测设备，大幅降低了成本；并且所产生的调制波是完全对称的马蹄形调制波，降低了调制波的幅值，提高了直流电源的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机控制
，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。
技术介绍
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I所示，其基本原理是将测量的相电流1和ib， 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ia和ie ;ia和ie 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id 和i,。转子位置和速度检测电路将测量的转子速度\和参考转速进行比较，并通过PI 调节器产生交轴参考电流i_f，交、直轴参考电流i_f、idref与实际反馈的交直轴电流iq、id 进行比较，其中，取直轴参考电流idMf = 0，再经过PI调节器，转化为电压V,和vd，电压V, 和&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να 和V0，电压Va和V0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id 和交轴电流分量i,，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。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术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，本专利技术的控制方法还实现了对永磁同步电机的转速闭环控制。本专利技术的控制方案实现过程简单，且效果好。本专利技术所述的一种永磁同步电机的正弦调制控制方法，包括步骤I :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。优选的，利用一霍尔传感器来检测所述永磁同步电机上的转子位置信息，并获得一霍尔信号，所述霍尔信号作为所述转子位置信号。优选的，采用无位置传感器的检测电路来检测所述永磁同步电机上的转子位置信息，以获得所述转子位置信号。进一步的，所述转子位置角的调节由一外部使能信号驱动，所述外部使能信号使所述全波马蹄形调制波相对于所述转子位置信号左移或右移，从而改变定子磁动势与转子磁动势的夹角，以使每安培定子电流产生的转矩最大。本专利技术所述的一种永磁同步电机的正弦调制控制电路，通过控制逆变器中开关管的开关状态，以控制所述永磁同步电机的电流为正弦波电流，包括一位置和速度检测电路、 电压调节电路和PWM调制电路，所述位置和速度检测电路用以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；所述电压调节电路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；所述PWM控制电路接收所述转子位置信号、所述第一调节电压信号和一三角波， 以产生一 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，所述PWM控制电路包括一调制波发生电路和一比较电路，其中，所述调制波发生电路接收所述转子位置信号和所述第一调节电压信号，并且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；所述比较电路接收所述第二马蹄形调制波与一三角波，并进行比较以产生所述 PWM控制信号。进一步的，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，以此形成一全波的马蹄形调制波。依照以上技术方案实现的一种永磁同步电机的正弦调制控制方法及其控制电路，其利用转子位置信号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的比较来产生PWM控制信号用以控制逆变器中开关管的开关状态，以保证永磁同步电机的工作电流为正弦波，与传统的矢量控制方法相比，本专利技术的控制方案简单易行，成本低；由于其调制波是完全对称的马蹄形调制波，降低了调制波的幅值，提高了直流电源的利用率。附图说明图I所示为传统的基于矢量控制的永磁同步电机的系统框图；图2所示为依据本专利技术的一种永磁同步电机的正弦调制控制电路的一实施例的电路图；图3所示为图2所示控制电路中的调制波发生电路的工作波形图；图4所示为依据本专利技术的一种永磁同步电机的正弦调制控制方法的一实施例的流程框具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细描述，但本专利技术并不仅仅限于这些实施例。本专利技术涵盖任何在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本专利技术有彻底的了解，在以下本专利技术优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本专利技术。参考图2，所示为依据本专利技术的一种永磁同步电机的正弦调制控制电路的一实施例的电路图，所述控制电路包含了一逆变器201、位置和速度检测电路202、电压调节电路 203和PWM调制电路204，其中所述PWM调制电路204具体包含有一调制波发生电路204-1 和一比较电路204-2。在本实施例中，所述永磁同步电机的定子绕组为三相绕组。在对永磁同步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓冬，
申请(专利权)人：杭州矽力杰半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：