[发明专利]用于PMSM的无传感器矢量控制的旋转角度估计组件

说明书

技术领域

本公开涉及永磁同步电动机(PMSM)的无传感器矢量控制系统，更具体地，涉及用于PMSM的无传感器矢量控制的旋转角度估计组件。

背景技术

通常，需要关于转子的速度和位置的信息来控制驱动器以及控制同步电动机，并且使用单独的位置传感器(例如，编码器或者分解器)来检测位置。

然而，由于通过使用传感器来检测速度和位置的方法在硬件的复杂度、昂贵的成本、低可靠性以及电气噪声方面都具有局限性，因此其在经济和技术方面都是不足的。

由于为了解决这些局限已经提出了各种无传感器矢量控制方法，所以无传感器控制方法可以在不安装单独位置传感器的条件下估计关于转子的速度和位置的信息。

典型的PMSM的无传感器矢量控制方法包括利用反电动势的方法、使用电压模型的方法、使用模型参考控制器的方法、使用状态估计组件、卡尔曼(Kalman)滤波器、非线性控制以及智能控制的方法，但由于它们均需要很大的计算量并且估计误差发生在低速范围，所以存在它们不容易被有效使用的局限性。

因此，存在这样一种PMSM的无传感器矢量控制方法，其可以大大地减少计算量并最小化估计误差。

专利号为1025640和0845110的韩国专利、公开号为2010-0058905的韩国专利早期公开等，被认为是与电动机的无传感器矢量控制相关的技术，但是它们均不涉及PMSM的控制方法，并且与旨在减少计算量和提高准确度的本发明无关。

发明内容

实施例提供了一种旋转角度估计组件以及采用该组件的永磁同步电动机(PMSM)的无传感器矢量控制系统，其在PMSM的无传感器矢量控制中减少了PMSM的旋转角度估计的计算量，并且使估计误差最小化。

在一个实施例中，用于永磁同步电动机(PMSM)的无传感器矢量控制的PMSM的旋转角度估计组件，包括：固定磁通指令(instruction)估计单元，其基于旋转角度θ和固定坐标系的电流(I_sα，I_sβ)，计算旋转磁通(λ_sd，λ_sq)和固定磁通指令(λ_sα^*，λ_sβ^*)；固定磁通估计单元，其基于固定坐标系的电压(V_sα，V_sβ)、固定坐标系的电流(I_sα，I_sβ)以及固定磁通误差(Δλ_sα，Δλ_sβ)，计算固定磁通(λ_sα，λ_sβ)；固定磁通误差估计单元，其使用所述固定磁通指令(λ_sα^*，λ_sβ^*)与所述固定磁通(λ_sα，λ_sβ)之间的差值来计算所述固定磁通误差(Δλ_sα，Δλ_sβ)，并将误差反馈回所述固定磁通估计单元；以及三角函数计算单元，其基于所述旋转磁通(λ_sd，λ_sq)和所述固定磁通(λ_sα，λ_sβ)，计算所述旋转角度θ即转子移动的距离。

所述三角函数计算单元可最终计算所述旋转角度θ并将计算的角度反馈回所述固定磁通指令估计单元。

所述固定磁通指令估计单元可基于固定坐标系的电流(I_sα，I_sβ)、所述旋转角度θ、旋转坐标系的电感(L_d，L_q)以及永磁体的磁通λ_PM，计算所述旋转磁通(λ_sd，λ_sq)。

所述固定磁通指令估计单元可以通过使用所述旋转磁通(λ_sd，λ_sq)来补偿所述旋转角度θ，从而计算固定磁通指令(λ_sα^*，λ_sβ^*)。