1.一种永磁同步电机转子位置估算系统,其特征在于:所述系统包括PI控制器模块、PWM发生器模块、换相控制模块、电流检测模块、矢量控制模块、转速计算模块、相位补偿模块和永磁同步电机模块;PI控制器模块与PWM发生器模块、电流检测模块、永磁同步电机模块连接,用于将转速经PI调节得到期望的电流值,从而得到PWM的占空比;永磁同步电机模块与线电压模块、矢量控制模块、转速计算模块、相位补偿模块依次连接,用于计算低通滤波器产生的相位延迟角度,并转换为所需延迟时间,再对线反电动势信号进行延迟,根据线反电动势求出转子角度,完成转子位置估算;
控制模块包括转速环PI控制器模块、电流环PI控制器模块、PWM发生器模块、换相控制模块、电流检测模块,其中,转速环PI控制器模块分别与电流环PI控制器模块、电流检测模块连接,用于将反馈来的实际转速与给定的转速作差,然后经过PI调节,得到期望的参考电流值,再与反馈来的电流值作差,得到一个准确的电流值;电流环PI控制器模块通过PWM发生器模块与换相控制模块、永磁同步电机模块连接,电流检测模块和换相控制模块分别与永磁同步电机模块连接,用于将反馈得到的准确电流值,经过PI控制器调节,从而得到PWM的占空比;
所述矢量控制模块包括线电压模块和矢量运算模块,其中线电压模块与矢量运算模块连接,用于计算低通滤波器产生的相位延迟角度,并将其转换为所需延迟的时间,再对线反电动势信号进行延迟,根据线反电动势求出转子角度,经过矢量运算模块,从而得到初始的转子位置;转速计算模块与转速环PI控制器的输入端连接,用于使永磁同步电机转速更加稳定;转速计算模块通过相位补偿模块与换相控制模块连接,用于补偿测量的转子初始位置,从而估算出准确的转子位置,完成转子估算。
2.一种永磁同步电机转子位置估算方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤1:获取永磁同步电机的线电压;
步骤2:通过线反电动势求出转子角度ωt,经过矢量运算,从而初步确定转子位置;
步骤S2:线电压模块与矢量控制模块相连,通过线反电动势求出转子角度ωt,经过矢量运算模块,从而初步确定转子位置,具体方法如下:根据步骤1中采集的永磁同步电机的线电压uac、uba、ucb,可以求出线反电动势eac、eba、ecb,具体公式为:其中,eac、eba、ecb是三相定子的线反电动势,uac、uba、ucb是三相定子绕组的线电压,M是三相定子绕组之间的互感,R是三相定子的电阻,L是三相定子的自感,ia、ib、ic是三相定子的相电流;
忽略电路中的电感和电阻,化简后求出线反电动势eac、eba、ecb,具体公式为:eac=uac
eba=uba
ecb=ucb
其中,eac、eba、ecb是三相定子的线反电动电势,uac、uba、ucb是三相定子绕组的线电压;
忽略高次谐波后,化简求出线反电动势eac、eba、ecb,具体公式为:
其中,eac、eba、ecb是三相定子的线反电动电势,E是电机的反电动势常数,ω是电机谐振的角频率,t是电机谐振的时间;
化简后可以求出永磁同步电机的转子角度ωt,具体公式为:
其中,ωt是电机转子角度,eac、eba、ecb是三相定子的线反电动电势,E是电机的反电动势常数,ω是电机谐振的角频率,t是电机谐振的时间;
步骤3:通过转速计算、相位补偿以及换相控制,补偿测量的转子初步位置,从而完成转子位置估算;
所述步骤3中相位补偿中切换阈值转速,公式表达为:
*
其中,n为电机阈值转速,R1、R2为低通滤波器电阻,c为低通滤波器电容,p为电机的极对数;
步骤3中的初步位置补偿具体为,如果当转速小于等于阈值n*时,对得到的线反电动势信号采用60°‑α的补偿方式,将得到的线反电动势的数字信号向后延迟一个转子区间;转速高于阈值n*时,对得到的线反电动势信号采用120°‑α的补偿方式,将得到的线反电动势的数字信号向后延迟两个转子区间,确定相位补偿方式后,得到补偿后的线反电动势,根据补偿后的线反电动势,求出转子角度ωt,经过矢量运算,从而得到准确的转子位置信号,完成转子位置估算。
3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机转子位置估算方法,其特征在于:所述步骤
1中,基于线电压采集电路,采用运放的形式,分别采集永磁同步电机a、b、c三相中任意两相的电压,得到永磁同步电机的线电压uac、uba、ucb。