开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法技术

本发明专利技术公开了一种开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法，包括以下步骤。步骤S1：在上一开关周期结束时，在该开关周期的最后一个计算周期的主中断内计算得出下一个开关周期内PWM波的占空比，同时更新ePWM寄存器的值。步骤S2：Timer计时器在下一个开关周期内计时，根据占空比触发ePWM下溢中断，发出实际的PWM波。本发明专利技术公开的开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法，通过对开关电压进行二次构造，可以在大功率低开关频率下进行无速度传感器控制，同时具有转速评估精准、容易实现、无需额外资源等特点。

Speed Sensorless Control of Permanent Magnet Synchronous Motor with Secondary Switching Voltage

The invention discloses a speed sensorless control method for a permanent magnet synchronous motor with secondary switching voltage configuration, which comprises the following steps. _: At the end of the last switch cycle, the duty cycle of the PWM wave in the next switch cycle is calculated within the main interrupt of the last calculation cycle of the switch cycle, and the value of the ePWM register is updated. (2) Timer timer timing in the next switching cycle, triggers ePWM underflow interruption according to duty cycle, and emits actual PWM waves. The speed sensorless control method of the permanent magnet synchronous motor with secondary switching voltage structure disclosed in the invention can realize speed sensorless control under high power and low switching frequency by secondary switching voltage construction, and has the characteristics of accurate speed evaluation, easy realization and no additional resources.

【技术实现步骤摘要】
开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法
本专利技术属于电力电子变流
，具体涉及一种开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法。
技术介绍
在一般的电力电子控制系统中，由于系统采样的计算频率与开关频率是一致的，所以每个计算周期内无速度传感器算法的定子电压都可以根据软件中逆变器三相桥臂的开关状态获取。然而，在大功率、低开关频率的应用场合，由于系统的采样频率大于载波频率，采用传统的电压构造方法将会导致较大的误差，并且使得算法失稳。具体地，在大功率控制系统中，控制芯片主频较高，计算频率(即主中断的中断频率)约为40kHz，远大于电机逆变器的开关频率约为2.5kHz。此时，如果依然使用三相桥臂的开关状态获取的定子电压作为无速度传感器算法的转速评估器(模型参考自适应，MRAS)输入，并经过矢量控制算法发PWM波，在一个开关周期内将会有10～20个计算周期，PWM寄存器的值将会频繁变化，采集到的定子电压值也可能有较大波动，影响算法的准确性和可靠性。在使用MRAS算法做无速度传感器观测时，大部分文献构造的电机控制系统都没有进行电压二次构造，而是使用了电流环的输出，即定子电压指令值，直接作为定子电压值输入MRAS算法中。在开关频率较高时，可以使MRAS算法也能获得较好的速度估测效果，但在低开关频率下，由于调制算法中的纹波增大，真实的定子电压和指令值并不是时刻相等的，这就会导致MRAS的输入信号不准确，甚至导致速度估测算法发散。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的状况，克服上述缺陷，提供一种开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法，采用开关电压二次构造技术，应用在永磁同步电机无速度传感器控制，可以大幅度提高算法的稳定性和速度估计的精度。本专利技术采用以下技术方案，所述开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法包括以下步骤：步骤S1：在上一开关周期结束时，在该开关周期的最后一个计算周期的主中断内计算得出下一个开关周期内PWM波的占空比，同时更新ePWM寄存器的值；步骤S2：Timer计时器在下一个开关周期内计时，根据占空比触发ePWM下溢中断，发出实际的PWM波。根据上述技术方案，每一开关周期都预设有若干个计算周期。根据上述技术方案，每一开关周期具有10个计算周期。根据上述技术方案，所述开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法的步骤S2具体包括以下步骤：步骤S2.1：在每个开关周期开始时，根据更新的占空比值直接给出在这个开关周期内的各个计算周期中的定子电压值，以便更加准确地计算每个计算周期内输入MRAS算法的定子电压值。根据上述技术方案，其特征在于，步骤S2.1中：当该开关周期中的PWM波均为低电平时，则定子电压值为0；当该开关周期中的PWM波均为高电平时，则定子电压值为直流母线电压；当该开关周期中发生PWM电平切换时，假设开关周期为Ts，在这个开关周期内高电平时间为T1，则根据高低电平的作用时间计算平均电压为(定子电压值)：本专利技术公开的开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法，其有益效果在于，通过对开关电压进行二次构造，可以在大功率低开关频率下进行无速度传感器控制，同时具有转速评估精准、容易实现、无需额外资源等特点。附图说明图1是开关电压二次构造的波形示意图。图2是开关电压二次构造前的定子电压的实际采样波形示意图。图3是大功率三相电机控制器的示意图。图4是永磁同步电机无速度传感器控制模型的示意图。具体实施方式本专利技术公开了一种开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法，下面结合优选实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。参见附图的图1至图4，优选地，所述开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法包括以下步骤：步骤S1：在上一开关周期结束时，在该开关周期的最后一个计算周期的主中断内计算得出下一个开关周期内PWM波的占空比，同时更新ePWM寄存器的值；步骤S2：Timer计时器在下一个开关周期内计时，根据占空比触发ePWM下溢中断，发出实际的PWM波。优选地，每一开关周期都预设有若干个计算周期。其中，每一开关周期优选具有10个计算周期。换而言之，假设DSP的计算频率是电机逆变器开关频率的10倍，即每一开关周期内会有10个计算周期，每一开关周期内输入MRAS算法的电子电压值相应地会更新10次。进一步地，所述开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法的步骤S2具体包括以下步骤：步骤S2.1：在每个开关周期开始时，根据更新的占空比值直接给出在这个开关周期内的各个计算周期中的定子电压值，以便更加准确地计算每个计算周期内输入MRAS算法的定子电压值。其中，步骤S2.1中：当该开关周期中的PWM波均为低电平时，则定子电压值为0；当该开关周期中的PWM波均为高电平时，则定子电压值为直流母线电压；当该开关周期中发生PWM电平切换时，假设开关周期为Ts，在这个开关周期内高电平时间为T1，则根据高低电平的作用时间计算平均电压为(定子电压值)：根据上述优选实施例，本专利技术专利申请公开的开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法的工作原理阐述如下。具体地，假设DSP的计算频率是电机逆变器开关频率的10倍，则在一个开关周期内将会有10个计算周期，定子电压值相应会更新10次。在每个开关周期结束时，对应的小计算周期在主中断内会计算出下一个开关周期内PWM波的占空比，并更新ePWM寄存器的值，然后Timer计时器将在下一个开关周期内计时，根据占空比触发ePWM下溢中断，发出实际的PWM波(如图1中虚线PWM波所示)。为了更加准确地计算每个中断周期内输入MRAS算法的定子电压值，在每个开关周期开始时，可以根据更新的占空比值直接给出在这个开关周期内的10个计算周期中的定子电压值。如果在整个开关周期中PWM波均为低电平，则实际的定子电压值为0，如图1中的第1～3和第8～10周期；如果整个开关周期中PWM波均为低电平，则实际定子电压值为直流母线电压，如图1中第5、6周期；如果开关周期中发生了PWM电平的切换，假设开关周期为Ts，在这个开关周期内高电平时间为，则根据高低电平的作用时间计算平均电压为：将二次构造后的电压作为MRAS算法的定子电压输入值，可以得到更准确的速度估算结果，在低开关频率下也可以保证无速度传感器算法的准确性。电压二次构造前定子电压实际采样波形如图2所示。如果不使用电压二次构造，直接使用每个开关周期的互感器采样值经Park变换后作为定子电压值，在PWM电平从低变高的周期(图2中第4周期)采样时，采样结果为低电平，只有到下一个周期(第5周期)采样时才会将定子电压更新为高电平；在PWM电平从高变低的周期(第7周期)采样时，采样结果还是高电平，下一个周期(第8周期)采样值才会变为低电平，如图2所示。这样的采样和电平转换存在延迟，高电平持续时间也不等于实际PWM波的高电平时间，会带来较大的误差。可以发现，经过电压二次构造之后，定子电压采样值在每个小采样周期中满足面积等效原理，使得系统工作稳定。根据上述优选实施例，本专利技术专利申请公开的开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法的技术要点阐述如下。1)可以在大功率低开关频率下进行无速度传感器控制；2)转速评本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：在上一开关周期结束时，在该开关周期的最后一个计算周期的主中断内计算得出下一个开关周期内PWM波的占空比，同时更新ePWM寄存器的值；步骤S2：Timer计时器在下一个开关周期内计时，根据占空比触发ePWM下溢中断，发出实际的PWM波。

【技术特征摘要】
1.一种开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：在上一开关周期结束时，在该开关周期的最后一个计算周期的主中断内计算得出下一个开关周期内PWM波的占空比，同时更新ePWM寄存器的值；步骤S2：Timer计时器在下一个开关周期内计时，根据占空比触发ePWM下溢中断，发出实际的PWM波。2.根据权利要求1所述的开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法，其特征在于，每一开关周期都预设有若干个计算周期。3.根据权利要求2所述的开关电压二次构造的永磁同步电机无速度传感器控制方法，其特征在于，每一开关周期具有10个计算周期。4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的开关电压二次构造的永磁同步电...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱强，梁光耀，宋加旺，刘广财，
申请(专利权)人：嘉兴伏尔电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33