【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及永磁同步电机控制，具体涉及一种3+1相永磁同步电机无传感控制系统及方法。
技术介绍
1、随着电力电子技术的发展，交流调速系统的控制策略得到了迅速发展。20世纪70年代提出的交流永磁同步电机矢量控制系统使异步永磁同步电机在工业中的应用达到了一个新台阶。永磁同步电机作为交流永磁同步电机的一种，近年来更是得到广泛的应用。永磁同步电机与传统异步永磁同步电机相比，具有以下特点：1)高效率、高功率因数：由于永磁同步电机用永磁体代替电励磁，不需要无功励磁电流，因此功率因数得到显著提高，而且永磁同步电机定子和转子保持同步，转子中没有铁心铁耗，永磁同步电机的效率也要比异步永磁同步电机高；2)动态响应性能高、转速平稳；体积小、重量轻：随着高性能永磁材料的不断应用，永磁同步电机的功率密度大大提高，与同容量异步永磁同步电机相比，其体积和重量有较大的减少.
2、在永磁同步电机矢量控制中，往往采用光电编码器等传统的机械传感器进行转速辨识。而安装机械传感器不仅会使永磁同步电机的体积增大，同时使永磁同步电机的制造成本升高。不仅如此，机械传感器容易受到周围环境温度和振动的影响，发生损坏，且不易维修，可靠性差。所以，采用无速度传感器控制方法替代传统的机械传感器实现转子位置和转速的辨识和估计，不仅可以提高永磁同步电机的稳定性，而且降低了永磁同步电机的制造成本。
3、目前，无速度传感器的控制方法有很多，大致可以分为适用于高速和低速的方法，现有技术中采用观测器+高频注入的方式控制电机，高频频率是pwm频率的数倍到数十倍，在0.5～3
4、已公开的中国专利，公开号为cn110061670a，公开了一种永磁同步电机控制方法，包括将预设的转速与转子跟踪器所得差值，经过滑模速度控制器调节后输出转矩电流，转矩电流与转矩电流反馈量的比较差值经过pi调节器输出电压uq；而励磁电流反馈量的偏差与励磁电流量的比较差值经过电流pi调节器输出电压ud，转矩电压uq与励磁电压ud经park逆变换得到两相控制电压；将根据两相控制电压后进行svpwm调制生成pwm调制波。通过pwm调制波控制三相逆变器开关器件通断来获得所需的三相电压，进而控制永磁同步电机。
5、上述公开专利需要取电流做带通滤波、同步轴滤波，最后得到相位，此方式控制程序较为复杂，容易产生误差，影响对于电机的控制效果。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种3+1相永磁同步电机无传感控制系统及方法，用于解决现有技术中高频电压注入+观测器的方法控制电机存在不能零速全扭矩启动和无法实现全速度范围控制的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种3+1相永磁同步电机无传感控制系统，包括永磁同步电机和电控模块，所述永磁同步电机包括中心轴和环绕在中心轴外侧且间隔120°配置的u相绕组、v相绕组、w相绕组；
3、所述电控模块上设有u相接线、v相接线、w相接线，u相接线连接u相绕组，v相接线连接v相绕组，w相接线连接w相绕组；
4、所述电控模块上还设有n相接线，n相接线连接在永磁同步电机中心轴的轴头上，用于监控永磁同步电机实际随永磁电角度变化的电抗发生的变化量，并输出对应的控制电压对永磁同步电机进行全速度范围控制。
5、于本专利技术的一实施例中，所述u相绕组、v相绕组、w相绕组中均存在串联分布的电感l和电阻r。
6、于本专利技术的一实施例中，所述永磁同步电机实际随永磁电角度变化的电抗发生的变化量的计算公式为z＝r+jωl，其公式中参数的含义如下：
7、r：表示电阻的实部；
8、j：表示虚数单位，用于表示电路中的相位变化；
9、ω：表示角频率，是描述交流电变化快慢的物理量，单位是弧度每秒(rad/s)，l：表示相线交变电感，是电路中储存磁场能量的元件。
10、一种3+1相永磁同步电机无传感控制方法，包括所述的3+1相永磁同步电机无传感控制系统，包括如下步骤：
11、s1、通过电控模块获取永磁同步电机的三相定子电压vu、vv、vw；
12、s2、采用svpwm移相技术对永磁同步电机的三相定子电压vu、vv、vw进行移相，使永磁同步电机的电压矢量不变而波形移动的变化，满足电压矢量同步点采样的需求；
13、s3、三相定子电压vu、vv、vw移相之后，在uv→w，uw→v，u→vw都可获得中心点n的电压值，即由永磁同步电机的中心点n进行监控永磁同步电机实际随永磁同步电机电角度变化的电抗变化量，进而获得永磁同步电机永磁控制角度；
14、s4、控制模块根据永磁同步电机自身的转矩和磁链给定值与实际值的比较结果，结合永磁控制角度来确定需要施加的电压矢量；例如，如果转矩需要增加，并且根据永磁控制角度判断出磁链的位置，选择能够使转矩增加的电压矢量。
15、s5、控制模块将选定的电压矢量转换为控制信号通过svpwm移相注入永磁同步电机，控制永磁同步电机的运行。
16、于本专利技术的一实施例中，所述永磁同步电机的三相电感以及三相中两两互感随永磁同步电机磁钢位置的变化如下：
17、lu＝ls+lg0-lg2*cos 2θ
18、
19、其中，ls为永磁同步电机的漏感，即漏磁通；
20、lg0为永磁同步电机电感的直流分量，即主磁通；
21、lg2为永磁同步电机电感的交变分量，即凸极磁通。
22、于本专利技术的一实施例中，所述svpwm移相调制技术结合了svpwm调制方法和移相技术，通过对电压矢量的选择和移相控制，实现对逆变系统的精确控制。
23、如上所述，本专利技术的3+1相永磁同步电机无传感控制系统及方法，具有以下有益效果：
24、本专利技术由永磁同步电机中心点n(n即为“3+1相”中的1)进行实际监控永磁同步电机相线实际随永磁永磁同步电机电角度变化的电抗z＝r+jωl的变化量，从而获得永磁同步电机永磁控制角度，能够实现从任意速度包括零速全扭矩的启动，实现控制永磁同步电机无传感器状态下全速度范围稳定工作；本专利技术在高频注入后取电压，相较于对比技术中需要取电流做带通滤波、同步轴滤波，最后得到相位的方式，控制程序简单直接，控制效果好。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种3+1相永磁同步电机无传感控制系统，包括永磁同步电机和电控模块，所述永磁同步电机包括中心轴和环绕在中心轴外侧且间隔120°配置的U相绕组、V相绕组、W相绕组，电压高的绕组产生N极，电压低的绕组产生S极；
2.根据权利要求1所述的3+1相永磁同步电机无传感控制系统，其特征在于：所述U相绕组、V相绕组、W相绕组中均存在串联分布的电感L和电阻R。
3.根据权利要求1所述的3+1相永磁同步电机无传感控制系统，其特征在于：所述永磁同步电机实际随永磁电角度变化的电抗发生的变化量的计算公式为Z＝R+jωL，其公式中参数的含义如下：
4.一种3+1相永磁同步电机无传感控制方法，包括权利要求1-3任一所述的3+1相永磁同步电机无传感控制系统，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的3+1相永磁同步电机无传感控制方法，其特征在于：所述永磁同步电机的三相电感以及三相中两两互感随永磁同步电机磁钢位置的变化如下：
6.根据权利要求4所述的3+1相永磁同步电机无传感控制方法，其特征在于：所述SVPWM移相调制技术结合了SVPWM
...【技术特征摘要】
1.一种3+1相永磁同步电机无传感控制系统，包括永磁同步电机和电控模块，所述永磁同步电机包括中心轴和环绕在中心轴外侧且间隔120°配置的u相绕组、v相绕组、w相绕组，电压高的绕组产生n极，电压低的绕组产生s极；
2.根据权利要求1所述的3+1相永磁同步电机无传感控制系统，其特征在于：所述u相绕组、v相绕组、w相绕组中均存在串联分布的电感l和电阻r。
3.根据权利要求1所述的3+1相永磁同步电机无传感控制系统，其特征在于：所述永磁同步电机实际随永磁电角度变化的电抗发生的变化量的计算公式为z＝r+jωl，其公式中参...
【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，李鹏，
申请(专利权)人：无锡博强电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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