[发明专利]一种永磁同步电机无传感器控制相位补偿方法及装置

说明书

一种永磁同步电机无传感器控制相位补偿方法，其特征在于：采用正弦波线性驱动控制永磁同步电机；永磁同步电机的反电势信号经过滤波后产生滤波延时，根据滤波延时计算正弦表偏移地址，将正弦表基地址与正弦表偏移地址相加后获得正弦表查找地址，利用正弦表查找地址对应的正弦值即实现给定转速下永磁同步电机的反电势与永磁同步电机定子相电流之间的相位差补偿。本发明还公开了一种永磁同步电机无传感器控制相位补偿装置，包括FPGA、反电势检测电路、过零比较器、数模转换器和电流环系统。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机无传感器控制技术，特别是涉及一种永磁同步电机无传感器控制相位补偿方法及装置。

背景技术

由于空间体积的限制，陀螺永磁同步电机无法安装位置传感器，因此陀螺永磁同步电机绝大多数采用无传感器控制方法。“基于DSP和ML4428无刷直流陀螺电机锁相稳速控制的研究”(中国惯性技术学报第13卷第4期2005年8月)一文对无刷直流电机采用了脉宽调制(PWM)方法进行驱动，其实现方式简单。然而，陀螺永磁同步电机的定子大多采用无铁心结构，所以定子绕组电感通常会变得很小。当采用PWM驱动控制时，“无刷直流电机换相力矩波动抑制”(电机与控制学报第12卷第3期2008年5月)一文指出该方法本质上存在换相引起的转矩波动，这在某种程度上会影响电机的转速稳定性，因而难以满足高精度陀螺对电机极高转速平稳性的要求。在工业应用中，正弦波电流作为永磁同步电机的一种驱动方式，永磁同步电机正弦波驱动的实现方式绝大多数采用了空间矢量脉宽调制或正弦脉宽调制等数字方法，该方法优点是控制实现简单，缺点是会产生电流谐波，从而导致转矩波动，影响转速稳定性，因而难以满足陀螺这种高精密仪表对转速稳定性极高的要求。

针对永磁同步电机无传感器控制，现在常采用且比较成熟的方法是反电势法。永磁同步电机的反电势过零脉冲信号一般基于硬件比较电路来得到，这导致其易受到电路其他信号的干扰，电机控制使用的过零脉冲信号会存在一定的毛刺，需要进行滤波以消除干扰。然而滤波一般会带来延时，这会导致永磁同步电机的相反电势与相电流之间存在相位差，且转速越高相位差越大，从而使得电机的效率降低，热损增加。目前尚未见有针对无传感器永磁同步电机正弦波线性控制的相位补偿方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种永磁同步电机无传感器控制相位补偿方法及装置，减小永磁同步电机的反电势与相电流之间的相位差，保证了转速稳定性，同时提高了永磁同步电机的工作效率。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种永磁同步电机无传感器控制相位补偿方法，采用正弦波线性驱动控制永磁同步电机；永磁同步电机的反电势信号经过滤波后产生滤波延时，根据滤波延时计算正弦表偏移地址，将正弦表基地址与正弦表偏移地址相加后获得正弦表查找地址，利用正弦表查找地址对应的正弦值即实现给定转速下永磁同步电机的反电势与永磁同步电机定子相电流之间的相位差补偿；

所述正弦表偏移地址ΔN为：

其中，n为永磁同步电机的转速，T_d为滤波延时，N₀为正弦表长度。

上述永磁同步电机无传感器控制相位补偿方法，所述正弦表包括0度至360度所有角度对应的正弦值。

上述永磁同步电机无传感器控制相位补偿方法，所述永磁同步电机的反电势信号经过滤波后产生的滤波延时保持不变。

一种永磁同步电机无传感器控制相位补偿装置，包括FPGA、反电势检测电路、过零比较器、数模转换器和电流环系统；

所述FPGA根据过零比较器输出的反电势过零脉冲信号计算电机实际转速，然后与外部的给定转速进行比较，比较后的偏差经过比例积分运算后输出数字信号给数模转换器；