一种基于电力电子系统的PMSM无传感器控制系统的制作方法

本发明涉及无传感器控制系统技术领域，具体为一种基于电力电子系统的PMSM无传感器控制系统。

背景技术：

电力电子技术的诞生和发展使人类对电能的利用方式发生了革命性的转变，并且极大地改变了人们利用电能的观念。在世界范围里，用电总量中经过电力电子装置变换和调节的比例已经成为衡量用电水平的重要指标，当今世界上的电力输送都要通过某种形式的电力电子设备，到2010年，这一数字有望达到80%，随着性价比更高的电力电子设备的广泛应用，全世界的能量消耗可望降低至少35%，这就对电力电子技术提出了挑战。

电力电子技术的诞生和发展使人类对电能的利用方式发生了革命性的转变，并且极大地改变了人们利用电能的观念。在世界范围里，用电总量中经过电力电子装置变换和调节的比例已经成为衡量用电水平的重要指标，当今世界上的电力输送都要通过某种形式的电力电子设备，到2010年，这一数字有望达到80%，随着性价比更高的电力电子设备的广泛应用，全世界的能量消耗可望降低至少35%，这就对电力电子技术提出了挑战。

要处理如此巨大的电能，电力电子以及相关的功率处理技术逐渐成为一门基础性的学科，同时人们可以清楚的预见到它所具有的巨大的市场潜力，很明显，采用电力电子技术的设备，效率更高，同时通过大规模的生产以及更为可靠的产品质量，就可以实现能量传输的精确控制，目前，电力电子设备的销售额已达到每年亿美元，同时它还影响着，亿美元的硬件产品市场。然而，现在电力电子技术的发展己经走到了十字路口，电力电子装置的复杂性与其应用的广泛性之间的矛盾越来越尖锐，一方面，众多领域需要大量使用电力电子装置，而另一方面，电力电子装置面向的应用千差万别，使得设计、生产和维护需要耗费大量的人力和物力，给普及和推广造成了巨大的障碍，成为电能利用技术进步的瓶颈。电力电子产品的开发往往是根据不同客户的要求进行的，因而，开发一件产品需要很长的周期，设备的设计和制造均采用大量的非标准化器件或部件，因此目前电力电子行业仍属劳动密集型行业，这就限制了生产成本的进一步降低和可靠性的提高。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供了一种基于电力电子系统的PMSM无传感器控制系统，开放式的结构可以使控制器的设计标准化，分级控制可以使系统集成更加方便，应用系统的控制器称为应用管理器，通过标准模块的标准接口控制标准模块内部的控制器称为硬件管理器，实现系统功能，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于电力电子系统的PMSM无传感器控制系统，包括标准可扩展逻辑设备和输出信号滤波检测器，所述标准可扩展逻辑设备和输出信号滤波检测器的通信链路之间连接有无源集成模块，所述标准可扩展逻辑设备包括功率器件保护模块，所述功率器件保护模块的输入端连接有有源集成模块，功率器件保护模块的输出端连接有电路控制单元；所述输出信号滤波检测器包括电流调节器，电流调节器的输入端连接有PWM电压源逆变器，所述电流调节器的输出端还连接有坐标变换模块，电流调节器的信号端还连接有网络分类器；所述无源集成模块包括模型参考模块，所述模型参考模块的输出端分别连接有数据校对模块和遥控收发中继模块，所述数据校对模块通过历史数据核对装置与标准可扩展逻辑设备进行数据核对，所述遥控收发中继模块的信号端与输出信号滤波检测器进行信号调节。

作为本发明一种优选的技术方案，所述功率器件保护模块包括光电控制传感器，所述光电控制传感器采用32位的EE-SG3系列的处理芯片芯片，且光电控制传感器的数据端还连接有速度调节器，电源端连接有供电电池组。

作为本发明一种优选的技术方案，所述有源集成模块包括加权系数算法控制器，所述加权系数算法控制器的输出端通过比较放大器与高频注入算法模块相连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述电路控制单元包括时钟检测单元和异步检测模块，所述时钟检测单元的内部还包括复位模块，且时钟检测单元的输出端还通过锁相环控制器与异步检测模块相连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述网络分类器包括数据采集卡和传感器组，所述数据采集卡的输出端与网络配置器相连接，所述网络配置器的信号端通过无线检测模块与传感器组相连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述PWM电压源逆变器包括转动惯量模块和雷达数据监测模块，所述雷达数据监测模块的输入端与雷达扫描跟踪仪相连接，所述雷达数据监测模块的输出端通过转动惯量模块与目标数据处理模块相连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述数据校对模块包括阈值设定模块和波形检测模块，所述阈值设定模块的输入端还通过全方位接收天线控制器与遥控接收单元相连接，且遥控接收单元的输入端与波形检测模块相连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述遥控收发中继模块连接有数据收发中继塔，所述数据收发中继塔包括GPS定位器，所述GPS定位器的输出端还连接有数据存储器，所述数据存储器的输出端与交互式数据库相连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于电力电子系统的PMSM无传感器控制系统，设置有开放式的结构，可以使控制器的设计标准化，分级控制可以使系统集成更加方便，应用系统的控制器称为应用管理器，通过标准模块的标准接口控制标准模块内部的控制器称为硬件管理器，实现系统功能，这样，应用管理器不依赖于标准模块的拓扑、开关和传感器的数目，通过标准的通讯协议，控制下一层的控制器，实现系统功能，这样，若干标准模块集成为一个小系统，若干小系统可以进一步集成为更大的应用系统，通过系统集成，人们可以利用这些标准智能功率模块，方便地集成所需要的复杂的电力电子实际应用系统，从而使一个复杂的电力电子应用系统的研制、设计的成本和设计时间可以大大减少，通过电力电子系统集成与标准智能功率模块的研究，可以指望像装配一台个人计算机一样，人们可以灵活地扩展、配置、升级、布置部件到部件，拔出、插入一个符合现场需要的智能化的电力电子应用系统，甚至于一个非专业人员也能用基本模块组装他所希望的智能化的电力电子应用系统，通过系统集成，电力电子标准模块的生产也可以通过有源集成模块、无源集成模块、传感器集成模块以及其他标准集成模块的组合来完成。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为控制电路原理图；

图3为GPS定位器电路原理图。

图中：1-标准可扩展逻辑设备；2-输出信号滤波检测器；3-无源集成模块；4-功率器件保护模块；5-有源集成模块；6-电路控制单元；7-电流调节器；8-PWM电压源逆变器；9-坐标变换模块；10-网络分类器；11-模型参考模块；12-数据校对模块；13-遥控收发中继模块；14-历史数据核对装置；15-光电控制传感器；16-速度调节器；17-供电电池组；18-加权系数算法控制器；19-比较放大器；20-高频注入算法模块；21-时钟检测单元；22-异步检测模块；23-复位模块；24-锁相环控制器；25-数据采集卡；26-传感器组；27-网络配置器；28-无线检测模块；29-转动惯量模块；30-雷达数据监测模块；31-雷达扫描跟踪仪；32-目标数据处理模块；33-阈值设定模块；34-波形检测模块；35-全方位接收天线控制器；36-遥控接收单元；37-数据收发中继塔；38-GPS定位器；39-数据存储器；40-交互式数据库。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种基于电力电子系统的PMSM无传感器控制系统，包括标准可扩展逻辑设备1和输出信号滤波检测器2，所述标准可扩展逻辑设备1和输出信号滤波检测器2的通信链路之间连接有无源集成模块3，所述标准可扩展逻辑设备1包括功率器件保护模块4，所述功率器件保护模块4包括光电控制传感器15，所述光电控制传感器15采用32位的EE-SG3系列的处理芯片芯片，且光电控制传感器15的数据端还连接有速度调节器16，电源端连接有供电电池组17，所述功率器件保护模块4的输入端连接有有源集成模块5，所述有源集成模块5包括加权系数算法控制器18，所述加权系数算法控制器18的输出端通过比较放大器19与高频注入算法模块20相连接，功率器件保护模块4的输出端连接有电路控制单元6，所述电路控制单元6包括时钟检测单元21和异步检测模块22，所述时钟检测单元21的内部还包括复位模块23，且时钟检测单元21的输出端还通过锁相环控制器24与异步检测模块22相连接；所述输出信号滤波检测器2包括电流调节器7，电流调节器7的输入端连接有PWM电压源逆变器8，所述PWM电压源逆变器8包括转动惯量模块29和雷达数据监测模块30，所述雷达数据监测模块30的输入端与雷达扫描跟踪仪31相连接，所述雷达数据监测模块30的输出端通过转动惯量模块29与目标数据处理模块32相连接，所述电流调节器7的输出端还连接有坐标变换模块9，电流调节器7的信号端还连接有网络分类器10，所述网络分类器10包括数据采集卡25和传感器组26，所述数据采集卡25的输出端与网络配置器27相连接，所述网络配置器27的信号端通过无线检测模块28与传感器组26相连接；所述无源集成模块3包括模型参考模块11，所述模型参考模块11的输出端分别连接有数据校对模块12和遥控收发中继模块13，所述数据校对模块12包括阈值设定模块33和波形检测模块34，所述阈值设定模块33的输入端还通过全方位接收天线控制器35与遥控接收单元36相连接，且遥控接收单元36的输入端与波形检测模块34相连接，所述数据校对模块12通过历史数据核对装置14与标准可扩展逻辑设备1进行数据核对，所述遥控收发中继模块13连接有数据收发中继塔37，所述数据收发中继塔37包括GPS定位器38，所述GPS定位器38的输出端还连接有数据存储器39，所述数据存储器39的输出端与交互式数据库40相连接，所述遥控收发中继模块13的信号端与输出信号滤波检测器2进行信号调节。

（1）在基频电流调节器的两端直接并联两个高频电流调节器，其中一个调节器用于调节正相序高频电流分量，另外一个用于调节负相序高频电流分量，每一个调节器都是在各自频率的同步旋转坐标系中实现，使得在在任何注入电流频率下都能够同时调节基频电流分量和高频电流分量，从而提高了电流调节器的性能；

（2）采用改进的电流调节器后，除了注入高频电流分量，电机电流中不再包含其它高频电流分量，而且注入高频电流分量约等于前馈注入的高频电流给定值。负相序高频电压信号的幅值等于理论值，说明所有的凸极信息都包含在负相序高频电压信号中。而对于单一的电流调节器，凸极信息分布在其它高频电压和电流信号中，而且随着电流调节器带宽的降低，负相序高频电压信号中的凸极信息会进一步损失，改进的电流调节器能够调节高频电流，获得良好的控制性能。

本发明的工作原理：该基于电力电子系统的PMSM无传感器控制系统，设置有开放式的结构，可以使控制器的设计标准化，分级控制可以使系统集成更加方便，应用系统的控制器称为应用管理器，通过标准模块的标准接口控制标准模块内部的控制器称为硬件管理器，实现系统功能，这样，应用管理器不依赖于标准模块的拓扑、开关和传感器的数目，通过标准的通讯协议，控制下一层的控制器，实现系统功能，这样，若干标准模块集成为一个小系统，若干小系统可以进一步集成为更大的应用系统，通过系统集成，人们可以利用这些标准智能功率模块，方便地集成所需要的复杂的电力电子实际应用系统，从而使一个复杂的电力电子应用系统的研制、设计的成本和设计时间可以大大减少，通过电力电子系统集成与标准智能功率模块的研究，可以指望像装配一台个人计算机一样，人们可以灵活地扩展、配置、升级、布置部件到部件，拔出、插入一个符合现场需要的智能化的电力电子应用系统，甚至于一个非专业人员也能用基本模块组装他所希望的智能化的电力电子应用系统，通过系统集成，电力电子标准模块的生产也可以通过有源集成模块、无源集成模块、传感器集成模块以及其他标准集成模块的组合来完成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。