基于电流型逆变器盘式无铁心永磁同步电机控制器及方法与流程

技术特征：
1.一种基于电流型逆变器盘式无铁心永磁同步电机控制器，包括有控制电路(1)和用于驱动盘式无铁心电机(M)的三相逆变电路(2)，所述三相逆变电路(2)的信号输入端连接控制电路(1)的信号输出端，其特征在于，还设置有降压斩波电路(3)，所述降压斩波电路(3)的控制信号输入端连接控制电路(1)的信号输出端，降压斩波电路(3)的电流输出端通过电感L连接三相逆变电路(2)的电流输入端，所述的盘式无铁心电机(M)的输出轴通过一个角度传感器(4)连接控制电路(1)的信号输入端，所述三相逆变电路(2)的三相电流输出分别通过电流传感器(5)连接控制电路(1)的信号输入端；所述的降压斩波电路(3)包括有直流电源U，第一开关管VS1和连接在第一开关管VS1的集电极和发射极之间的第一续流二极管VSD1，以及第二开关管VS2和连接在第二开关管VS2的集电极和发射极之间的第二续流二极管VSD2，其中，所述的第一开关管VS1的集电极连接直流电源U的正极，栅极连接控制电路(1)的信号输出端，所述第二开关管VS2的发射极连接直流电源U的负极，栅极连接控制电路(1)的信号输出端，第二开关管VS2的集电极和第一开关管VS1的发射极作为输出端共同连接电感L的电流输入端，电感L的电流输出端连接三相逆变电路(2)；控制电路采用双闭环控制方法，外环为速度环，给定转速与实际转速之差输入到速度调节器，速度调节器的输出为转矩的给定值；内环为转矩环，转矩的给定值和所测得的实际转矩之差作为转矩调节器的输入，转矩调节器的输出为电流参考矢量iref，具体包括：(1)控制器通过角度传感器来检测转子位置信号，所测得的转子位置角度参与控制算法中的坐标变换，并且用于电机转速的计算；(2)根据电流传感器测得电机定子三相电流ia、ib、ic，对三相电流ia、ib、ic进行坐标变换后得出两相平面直角坐标系下的电流分量iα、iβ，和旋转坐标系下的d、q轴电流分量id、iq；(3)根据两相坐标系下的电流分量iα、iβ来判断参考电流矢量iref所在的扇区，根据参考电流矢量所在的扇区，参考电流矢量可以通过相邻的两个非零矢量合成得出(4)定义变量A、B、C，若i1>0，则A＝1，否则A＝0；若i2>0，则B＝1，否则B＝0；若i3>0，则C＝1，否则C＝0；令N＝4×C+2×B+A，则可以计算参考电流矢量iref所在的扇区；(5)根据电机的转子磁链、极对数，估算出电机的实际转矩，作为转矩调节器的转矩反馈值；(6)定义电流调制比M为：iinp＝M·idc式中iinp—定子电流峰值idc—直流母线电流；当电流调制比M<1时，第一开关管VS1的PWM占空比小于1，母线电压小于直流电源的电压；当电流调制比M>1时，第一开关管VS1的PWM占空比为1，母线电压高于直流电源电压，使得定子绕组端电压高于额定电压，从而提高电机转速。2.根据权利要求1所述的基于电流型逆变器盘式无铁心永磁同步电机控制器，其特征在于，所述的三相逆变电路(2)U相输出端还连接一电容C1的一端，V相输出端还连接一电容C2的一端，W相输出端还连接一电容C3的一端，所述电容C1的另一端、电容C2的另一端和电容C3的另一端相互连接。3.根据权利要求1所述的基于电流型逆变器盘式无铁心永磁同步电机控制器，其特征在于，所述的角度传感器(4)采用旋转变压器或光电编码器或磁电编码器。4.根据权利要求1所述的基于电流型逆变器盘式无铁心永磁同步电机控制器，其特征在于，所述的估算出电机的实际转矩是采用如下盘式无铁心永磁同步电动机的转矩方程进行估算：Td＝pm(ψdiq-ψqid)＝pm[ψriq+(Ld-Lq)idiq]又Ld＝Lq，上式可写成：Td＝pmψriq式中Td—转矩值pm—电机极对数ψr—电机转子磁链iq—交轴电流分量。