[发明专利]基于单电流传感器的永磁同步电机控制装置及控制方法

说明书

本发明提供了一种基于单电流传感器的永磁同步电机控制装置及控制方法，包括与电源相连的永磁同步电机；电源外从左向右依次设有四条支路，四条支路依次包括分压支路和三条分相支路，分压支路上设有在宽度方向上下相邻的两个电容，三条分相支路中的每条分相支路上分别设有逆变器开关管；每条分相支路分别通过第一导线与永磁同步电机中的三相绕组相连，两个电容之间的中点和三相绕组的中心点之间通过第二导线相连；三条分相支路的下端通过直流母线与电源的负极相连，在直流母线与第二导线外设有单电流传感器。本发明仅用一个单电流传感器即可实现对永磁同步电机在正常运行模式和容错运行模式下的控制，结构简单、控制方法简单、控制效率较高。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机技术领域，尤其涉及一种基于单电流传感器的永磁同步电机控制装置及控制方法。

背景技术

永磁同步电机相比其他电机具有高可靠性，高功率密度，高控制精度等优点，故其在数控机床、机器人伺服控制、电动汽车、军用武器、深水伺服系统以及航空航天等领域得到了飞速的发展。在整个永磁同步电机控制系统中，三相电压源中的逆变器开关管是相对脆弱部件，逆变器开关管故障比电机本体故障出现的概率更大，而当某一相线路上的逆变器开关管发生故障时，通常切断该相线路的供电，利用剩余的两相来保证电机的继续运转，利用两相驱动电机的运转称为永磁同步电机的容错控制。单电流传感器技术是一种低成本的永磁同步电机驱动技术，其基本原理是采样电流传感器重构出永磁同步电机的三相绕组电流，进而实现永磁同步电机的矢量控制。

现有的一种基于单电流传感器技术对永磁同步电机进行容错控制时，一般需要两个单电流传感器来采集剩余正常工作的两相线路上的电流，传感器数量较多，成本增加，同时在从永磁同步电机的正常工作状态切换到容错控制状态时需要更改电流重构的计算方法，因此现有的基于单电流传感器的永磁同步电机控制装置及控制方法均较为复杂，同时控制装置成本较高。

发明内容

本发明提供了一种基于单电流传感器的永磁同步电机控制装置，该控制装置结构简单，单电流传感器数量较少，成本较低。

本发明所采用的技术方案是，一种基于单电流传感器的永磁同步电机控制装置，其特征在于：包括与电源相连的永磁同步电机，所述的永磁同步电机内设有三相绕组；所述的电源外从左向右依次设有四条支路，每条支路的一端与所述的电源的正极相连，另一端与所述的电源的负极相连；所述的四条支路依次包括分压支路和三条分相支路，所述的分压支路上设有在宽度方向上下相邻的两个电容，所述的三条分相支路中的每条分相支路上分别设有逆变器开关管；所述的每条分相支路分别通过第一导线与所述的永磁同步电机中的三相绕组一一对应的相连，所述的两个电容之间宽度方向距离的中点和三相绕组的中心点之间通过第二导线相连；所述的第一导线和第二导线上均设有控制开关；所述的三条分相支路的下端通过直流母线与电源的负极相连，在所述的直流母线与第二导线外设有单电流传感器。

采用以上技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下优点：

在本发明中只需设置一个单电流传感器便可以实现对永磁同步电机的容错控制，结构简单，使得控制装置的体积和成本都得以降低，同时还避免了多个不同的单电流传感器的采样差异所带来的扰动，保证了永磁同步电机运行的稳定性。

作为改进，所述的每条分相支路上设有两个相邻的逆变器开关管，所述的第一导线的一端连接在所述的两个逆变器开关管之间，结构简单。

本发明还提供了一种基于单电流传感器的永磁同步电机控制方法，包括以下步骤：

S1、打开电源，闭合三条第一导线上的控制开关，使永磁同步电机开始工作；

S2、永磁同步电机的控制算法使用空间矢量脉宽调制算法，利用该算法获得脉宽调制周期；在对永磁同步电机的绕组电流进行重构时，均采用测量脉冲插入法；若永磁同步电机正常运行，则进入S3；若永磁同步电机中某一分相支路故障，则进入S4；