CN101741309A - 一种永磁同步电机磁场定向控制装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种永磁同步电机磁场定向控制装置及控制方法，包括串连的第一加法器、第一PI调节器、减法器、第二PI调节器、Park逆变换装置、SVPWM装置、三相逆变器、永磁同步电机、作为反馈的位置和速度传感器，还包括串连于Park逆变换装置输入端的第二加法器、第三PI调节器，三相逆变器的输出端串联有Clarke变换装置相连、进行反馈的Park变换装置。方法包括：提取定子相电流；Clarke变换；计算电角度的sin、cos值；Park变换；PI调节；Park逆变换；SVPWM调节。本发明通过矢量控制，实现了永磁同步电机高精度、高动态性能、大范围的速度和位置控制。
Description
技术领域
本发明涉及永磁同步电机，尤其涉及一种永磁同步电机磁场定向控制装置及控制方法。
技术背景
随着生产自动化水平的不断发展，对伺服系统性能的需求越来越高。交流永磁同步电动机因其结构简单，运行可靠等优点，应用矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的速度和位置控制。本发明的申请人致力于研究一种永磁同步电机磁场定向控制的装置和方法，以提高永磁同步电机的控制精度和控制速度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁同步电机磁场定向控制装置及方法，它采用矢量控制，能够提高永磁同步电机的控制精度和控制速度。
实现上述目的的技术方案是：
本发明之一的一种永磁同步电机磁场定向控制装置，其中，它包括依次相连的第一加法器、第一PI调节器、减法器、第二PI调节器、Park逆变换装置、SVPWM装置、三相逆变器、永磁同步电机以及作为信号反馈的位置和速度传感器，该位置和速度传感器与所述的第一加法器相连以将信号进行反馈，还包括依次相连的第二加法器、第三PI调节器，该第三PI调节器的输出端与所述的Park逆变换装置的输入端相连，所述的三相逆变器的输出端的a相和b相与一Clarke变换装置相连，该Clarke变换装置的输出端与一Park变换装置的输入端相连，所述的Park变换装置分别与所述的减法器、第二加法器、Park逆变换装置相连，所述的Park变换装置和Park逆变换装置之间还连接有位置和速度传感器传送来的电角度信号，其中：所述的第一加法器的输入信号为转动转速参考值信号，通过第一PI调节器输出参考信号的磁场分量给减法器，所述的第二加法器的输入信号为参考信号的转矩分量。
本发明之二的一种永磁同步电机磁场定向控制方法，其中，它包括以下步骤：
步骤S1，根据检测到的电动机转速和输入的参考转速及转速与转矩的关系，通过PI调节计算得到定子电流参考输入信号，通过相电流检测电路将定子相电流ia和ib提取出来；
步骤S2，进行Clarke变换，即用Clarke变换将定子相电流ia和ib转换到定子两相坐标系中；
步骤S3，计算电角度的sin、cos值；
步骤S4，进行Park变换，即用Park变换再将步骤2得到的定子相电流ia和ib转换到d-q旋转坐标系中；
步骤S5，对q轴电流进行PI调节，并且对d轴电流进行PI调节；
步骤S6，进行Park逆变换；
步骤S7，进行SVPWM调节，即利用电压空间矢量SVPWM，产生PWM控制信号来控制逆变器。
本发明的有益效果是：本发明通过矢量控制，使得永磁同步电机伺服系统具有良好的动态响应性能和静态性能，并具有结构紧凑，设计合理，控制灵活的优点，使永磁同步电机实现了高精度、高动态性能、大范围的速度和位置控制。
附图说明
图1是本发明之一的永磁同步电机磁场定向控制装置的原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1，图中示出了本发明之一的一种永磁同步电机磁场定向控制装置，它包括依次相连的第一加法器1、第一PI调节器2、减法器3、第二PI调节器4、Park逆变换装置5、SVPWM装置6、三相逆变器7、永磁同步电机8以及作为信号反馈的位置和速度传感器9，该位置和速度传感器9与第一加法器1相连以将信号进行反馈，还包括依次相连的第二加法器10、第三PI调节器11，该第三PI调节器11的输出端与Park逆变换装置5的输入端相连，三相逆变器7的输出端的a相和b相与一Clarke变换装置12相连，该Clarke变换装置12的输出端与一Park变换装置13的输入端相连，Park变换装置13分别与减法器3、第二加法器10、Park逆变换装置5相连，Park变换装置13和Park逆变换装置5之间还连接有位置和速度传感器9传送来的电角度信号，其中：第一加法器1的输入信号为转动转速参考值信号，通过第一PI调节器2输出参考信号的磁场分量给减法器3，第二加法器10的输入信号为参考信号的转矩分量。
本发明之二的一种永磁同步电机磁场定向控制方法，它包括以下步骤：
步骤S1，根据检测到的电动机转速和输入的参考转速及转速与转矩的关系，通过PI调节计算得到定子电流参考输入信号，通过相电流检测电路将定子相电流ia和ib提取出来；
步骤S2，进行Clarke变换，即用Clarke变换将定子相电流ia和ib转换到定子两相坐标系中；
步骤S3，计算电角度的sin、cos值；
步骤S4，进行Park变换，即用Park变换再将步骤2得到的定子相电流ia和ib转换到d-q旋转坐标系中；
步骤S5，对q轴电流进行PI调节，并且对d轴电流进行PI调节；
步骤S6，进行Park逆变换；
步骤S7，进行SVPWM调节，即利用电压空间矢量SVPWM，产生PWM控制信号来控制逆变器。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明保护范围的限制。有关本技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，而所有等同的技术方案也应归属于本发明保护的范畴之内，由各权利要求所限定。
Claims (2)
1.一种永磁同步电机磁场定向控制装置，其特征在于，它包括依次相连的第一加法器、第一PI调节器、减法器、第二PI调节器、Park逆变换装置、SVPWM装置、三相逆变器、永磁同步电机以及作为信号反馈的位置和速度传感器，该位置和速度传感器与所述的第一加法器相连以将信号进行反馈，还包括依次相连的第二加法器、第三PI调节器，该第三PI调节器的输出端与所述的Park逆变换装置的输入端相连，所述的三相逆变器的输出端的a相和b相与一Clarke变换装置相连，该Clarke变换装置的输出端与一Park变换装置的输入端相连，所述的Park变换装置分别与所述的减法器、第二加法器、Park逆变换装置相连，所述的Park变换装置和Park逆变换装置之间还连接有位置和速度传感器传送来的电角度信号，其中：所述的第一加法器的输入信号为转动转速参考值信号，通过第一PI调节器输出参考信号的磁场分量给减法器，所述的第二加法器的输入信号为参考信号的转矩分量。
2.一种永磁同步电机磁场定向控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤S1，根据检测到的电动机转速和输入的参考转速及转速与转矩的关系，通过PI调节计算得到定子电流参考输入信号，通过相电流检测电路将定子相电流ia和ib提取出来；
步骤S2，进行Clarke变换，即用Clarke变换将定子相电流ia和ib转换到定子两相坐标系中；
步骤S3，计算电角度的sin、cos值；
步骤S4，进行Park变换，即用Park变换再将步骤2得到的定子相电流ia和ib转换到d-q旋转坐标系中；
步骤S5，对q轴电流进行PI调节，并且对d轴电流进行PI调节；
步骤S6，进行Park逆变换；
步骤S7，进行SVPWM调节，即利用电压空间矢量SVPWM，产生PWM控制信号来控制逆变器。
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