一种永磁同步电机无位置传感器正弦波变频驱动控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种永磁同步电机无位置传感器正弦波变频驱动控制器，包括永磁同步电机，所述的永磁同步电机通过电路与绝缘栅双极晶体管相连，所述的绝缘栅双极晶体管通过电路与滤波积分器相连；所述的永磁同步电机还通过电流检测电路与CPU相连，所述的CPU分别通过电路与驱动器、状态指示灯、温度传感器、调试电路相连；所述的驱动器通过电路与绝缘栅双极晶体管相连；所述的绝缘栅双极晶体管与滤波积分器之间的电路与电压检测电路相连，所述的电压检测电路还分别与电源和CPU相连；所述的电源通过电路与CPU相连；所述的CPU通过电路与控制面板相连。本实用新型提高了整机系统的性能和可靠性、降低了生产成本，省掉了电机位置传感器，提高了可靠性和应用范围。
【专利说明】一种永磁同步电机无位置传感器正弦波变频驱动控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种永磁同步电机无位置传感器正弦波变频驱动控制器。
【背景技术】
[0002]永磁同步电机因具有效率高、体积小、重量轻、噪音低和调速方便等诸多优点，近些年在国内外得到了迅速发展和越来越广泛的应用。该电机在工农业、国防、家用电器及电动车辆和工具等许多应用领域都正在取代感应电机、有刷直流电机或燃油动力机械，显示出旺盛的发展趋势。我国稀土材料非常丰富，十几千瓦以下的永磁同步电机的设计、制造技术已十分成熟。
[0003]永磁同步电机必须有合适的驱动器控制才能工作。多年来，我们对永磁同步电机的驱动控制技术进行了不断的研究和开发，取得了多项成果，填补了多项国内空白，控制技术在国内处于遥遥领先的地位，被包括西飞集团在内的多家单位采用。其中有些已经产品化，为一些电机或整机生产厂家配套。独特的控制算法、高性价比的电路结构、优良可靠的控制性能以及可为用户专门设计是该驱动控制技术的显著特色。
[0004]在实际使用中，永磁同步电机和驱动控制器是不可分割的整体部件。能生产该电机的厂家很多，电机选型相对方便，而配套合适的驱动控制器则显得十分关键。特别是在电动车领域的无位置传感器的正弦波控制，在国内还未见成熟的技术和产品，属于空白领域。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供了一种永磁同步电机无位置传感器正弦波变频驱动控制器，本实用新型提高了整机系统的性能和可靠性、简化了结构、降低了生产成本，在省掉了电机位置传感器的同时，达到较好的电机控制效果；省掉了电机位置传感器，提高了永磁同步电机的可靠性和应用范围。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是:
[0007]—种永磁同步电机无位置传感器正弦波变频驱动控制器，包括永磁同步电机，所述的永磁同步电机通过电路与绝缘栅双极晶体管相连，所述的绝缘栅双极晶体管通过电路与滤波积分器相连；所述的永磁同步电机还通过电流检测电路与CPU相连，所述的CPU分别通过电路与驱动器、状态指示灯、温度传感器、调试电路相连；所述的驱动器通过电路与绝缘栅双极晶体管相连；所述的绝缘栅双极晶体管与滤波积分器之间的电路与电压检测电路相连，所述的电压检测电路还分别与电源和CPU相连；所述的电源通过电路与CPU相连；所述的CPU通过电路与控制面板相连。
[0008]本实用新型的有益效果是:本实用新型主要针对电动车辆其调速范围宽、转矩波动大、突加减速和/或突加减转矩频繁、下坡有能量回馈(发电)等情况，研究并完善了有位置传感器的正弦波控制技术，开发出针对电动车实现永磁同步电机无位置传感器正弦波变频驱动控制用的控制器，本实用新型的一种永磁同步电机无位置传感器正弦波变频驱动控制器提高了整机系统的性能和可靠性、简化了结构、降低了生产成本，实现电机的总输出转矩时刻保持最大化，即产生相同转矩所需电流最小，从而降低定子电流带来的铜损耗和涡流损耗，提高整机系统的效率；增强对电机的控制能力，扩大动态响应区间，在转速一定的情况下可以输出更大的转矩和转速；获得永磁同步电机的转子位置与电机转速，在省掉了电机位置传感器的同时，达到较好的电机控制效果；省掉了电机位置传感器，提高了永磁同步电机的可靠性和应用范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本实用新型的实施作近一步详细描述。
[0011]实施例1
[0012]如图1所述，本实施例的一种永磁同步电机无位置传感器正弦波变频驱动控制器，包括永磁同步电机1，通过永磁同步电机I进行最大转矩/电流比控制技术(MTPA)，永磁同步电机的转矩，由电磁转矩与磁阻转矩两部分构成，电磁转矩与电流的转矩分量成线性关系，磁阻转矩与电流的转矩分量、励磁分量以及电机凸极效应共同决定，通过引入MTPA算法，使单位电流输出最大转矩，在同等负载下减小电流幅值，提高电流的利用率，从而降低定子电流带来的铜损耗和涡流损耗，提升电机效率。具体实现时，可以得到如下电流关系:
[0013]
-—炉 /I 炉/.f a
[0014]从而当速度调节器输出贫轴给定电流■^时，可以根据上式求出轴给定电流i/ 5?现MTPA控制。
[0015]所述的永磁同步电机I通过电路与绝缘栅双极晶体管2相连，所述的绝缘栅双极晶体管2通过电路与滤波积分器3相连；在无位置传感器运行模式下，为保证矢量控制能够正常进行，需要通过定子电压和电流的检测估计出转子磁链位置。永磁同步电机的转子是永磁体，产生恒定的磁场。在转子转动的过程中，转子磁场会随转子一起转动，因此转子位置包含在转子磁链中。若要计算转子磁链，则首先需要求取定子绕组产生的磁链，其中对反电势进行积分是最简单和最常用的一种方式。为了解决数字系统中纯积分带来的误差积累，本实施例采用独创的高通-低通滤波积分器3，该滤波积分器3对直流分量有很好的抑制效果。所述的永磁同步电机I还通过电流检测电路与CPU4相连，本实施例的指令，算法等都是通过编程端口 11输入给CPU4，由CPU4控制，所述的CPU4分别通过电路与驱动器5、状态指示灯6、温度传感器7、调试电路8相连；所述的驱动器5通过电路与绝缘栅双极晶体管2相连；所述的绝缘栅双极晶体管2与滤波积分器3之间的电路与电压检测电路相连，利用低速脉动转矩补偿技术，由于机械安装等缘故，永磁同步电机的负载转矩可能会存在周期性波动，进而引起转速波动，产生低频噪声和振动。本实施例采取负载电流前馈补偿，将观测得到的负载转矩引入电流检测和调节，在负载转矩增大(减小)的时候，转矩电流给定信号同方向变化，输出的电磁转矩也随之增大(减小)，保证电磁转矩和负载转矩始终平衡。所述的电压检测电路还分别与电源9和CPU4相连；所述的电源9通过电路与CPU4相连；所述的CPU4通过电路与控制面板10相连。
[0016]本实施例主要针对电动车辆其调速范围宽、转矩波动大、突加减速和/或突加减转矩频繁、下坡有能量回馈(发电)等情况，研究并完善了有位置传感器的正弦波控制技术，开发出针对电动车实现永磁同步电机无位置传感器正弦波变频驱动控制用的控制器，本实施例的一种永磁同步电机无位置传感器正弦波变频驱动控制器提高了整机系统的性能和可靠性、简化了结构、降低了生产成本，实现电机的总输出转矩时刻保持最大化，即产生相同转矩所需电流最小，从而降低定子电流带来的铜损耗和涡流损耗，提高整机系统的效率；增强对电机的控制能力，扩大动态响应区间，在转速一定的情况下可以输出更大的转矩和转速；获得永磁同步电机的转子位置与电机转速，在省掉了电机位置传感器的同时，达到较好的电机控制效果；省掉了电机位置传感器，提高了永磁同步电机的可靠性和应用范围。
[0017]上述实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本方面进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本方面作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种永磁同步电机无位置传感器正弦波变频驱动控制器，其特征在于:包括永磁同步电机(1)，所述的永磁同步电机(I)通过电路与绝缘栅双极晶体管(2)相连，所述的绝缘栅双极晶体管(2)通过电路与滤波积分器(3)相连；所述的永磁同步电机(I)还通过电流检测电路与CPU (4)相连，所述的CPU (4)分别通过电路与驱动器(5)、状态指示灯(6)、温度传感器(7)、调试电路(8)相连；所述的驱动器(5)通过电路与绝缘栅双极晶体管(2)相连；所述的绝缘栅双极晶体管(2)与滤波积分器(3)之间的电路与电压检测电路相连，所述的电压检测电路还分别与电源(9)和CPU (4)相连；所述的电源(9)通过电路与CPU (4)相连；所述的CPU (4)通过电路与控制面板(10)相连。
【文档编号】H02P21/05GK203933484SQ201420239443
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】李旭春, 杨仲庆 申请人:迈为电机驱动科技（绍兴）有限公司