[发明专利]用于运行内置式永磁同步电机的装置

说明书

技术领域

本公开涉及一种电机驱动装置，特别涉及一种用于以高于额定转速的转速运行内置式永磁同步电机（IPMSM）的驱动装置。

背景技术

在此发明的背景技术部分中公开的信息仅用于加强对于本发明的背景技术的理解而不应被视为承认或者是任何形式的暗示：该信息形成了对于本领域的技术人员来说是已知的现有技术。

由电压逆变器驱动的永磁同步电机（PMSM）以转速控制模式或转矩控制模式运行。所述转速控制模式用于驱动如升降机或起重机的提升荷载，或者驱动如风扇或泵的可变转速荷载，转矩控制模式起到驱动电动车辆的牵引电机的作用。

一般情况下，转速控制器的输出在转速控制模式下以转矩指令提供，并且永磁同步电机（PMSM）的转速控制模式包括转矩控制模式。因此，所有的转速控制模式和转矩控制模式均通过转矩指令获得电流指令并且实施电流控制，由此控制所述PMSM。

所述电压逆变器在受限的直流母线电压与受限的电流条件下实施电流控制以跟踪转矩指令。然而，在需要PMSM的高速驱动的情形下，由于受限的直流母线电压与受限的电流条件，在跟踪转矩指令方面存在问题。

图1为图示了根据现有技术的内置式永磁同步电机的驱动系统的框图，其中该系统由逆变器驱动，该逆变器通过独立于指令转矩控制磁通电流和转矩电流的矢量控制来实施。

常规的驱动系统包括逆变器101、IPMSM 102以及附接于IPMSM的转子的转子位置检测器103。

逆变器101接收指令转矩以输出能够由指令转矩驱动的电压Vas、Vbs、Vcs，并且所述转子位置检测器103计算或测量转子位置或转子转速。

由转子位置检测器103计算或测量出的转子位置被用于由坐标转换器106、110进行坐标改变，并且转子转速被电流指令生成器104使用。

所述电流指令生成器104响应于指令转矩、转子转速以及逆变器的直流母线电压输出关于同步参考帧的电流指令。对于IPMSM，所述电流指令生成器104通常利用2D查表，其中查表输出相对于整个驱动区域的关于同步参考帧的d轴电流指令和q轴电流指令。

电流调节器105用于控制从电流指令生成器104获得的电流指令以输出关于同步参考帧的d轴电压和q轴电压。

坐标转换器106利用由转子位置检测器103获得的转子位置信息以将电流控制单元105的输出电压转换为关于固定参考帧的电压。

电压限制器107利用电压极限六边形的内切圆将坐标转换器106的电压转换为能够由逆变器单元108合成的电压。电压限制器107的电压限制条件由直流母线电压确定，并且位于电压极限六边形的内切圆外部的电压被防止输出且停留在电压极限六边形的内切圆上。

逆变器单元108为一种电压型逆变器，其包括诸如IGBT（绝缘栅双极晶体管）或MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的功率半导体器件并且向IPMSM 102提供用于跟踪指令转矩的电压指令Vas、Vbs、Vcs。

电流传感器109被插设于IPMSM 102与逆变器108之间以测量施加至IPMSM 102的相电流，并且响应于坐标转换器110的坐标转换将由电流传感器109测量出的电流作为反馈返回至电流指令生成器104以及电流控制单元105。

关于IPMSM 102的同步参考帧的电压等式被提供为如下：

【等式1】

Vdsr=Rsidsr+Ldsdidsrdt-ωrλqsr]]>

【等式2】