本發(fā)明屬于電機(jī)運(yùn)動(dòng)與控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能同時(shí)提供低頻電壓和高頻電流的三相永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器驅(qū)動(dòng)電路。

背景技術(shù)：

永磁同步電機(jī)既具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，又具備運(yùn)行效率高、調(diào)速性能好以及無(wú)勵(lì)磁損耗等諸多特點(diǎn)，故在當(dāng)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，如醫(yī)療器械、儀表儀器、航空航天、電動(dòng)車(chē)及家用電器等各個(gè)方面的應(yīng)用日益普及。永磁同步電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)需要獲知轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。在已有技術(shù)中，常采用電磁式、光電式、霍爾磁敏式等各種外置式位置傳感器來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，但外置式位置傳感器存在有缺陷，它安裝不便，維護(hù)困難，會(huì)增大電機(jī)的體積及增加生產(chǎn)成本，并且無(wú)法適應(yīng)高溫、高濕、污濁空氣等惡劣的工作環(huán)境，因此，外置式位置傳感器在一定程度上限制了永磁同步電機(jī)的應(yīng)用。正是在這種背景條件下，永磁同步電機(jī)的無(wú)位置傳感器的控制技術(shù)成為了人們研究的熱點(diǎn)。

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的無(wú)傳感器檢測(cè)方法主要有以下幾種:(1)基于觀測(cè)器的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)法；(2)人工智能估計(jì)法；(3)高頻信號(hào)注入法。前兩種方法的算法復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)比較困難，而高頻信號(hào)注入法的基本思想是在電機(jī)定子端注入高頻激勵(lì)信號(hào)，然后利用電機(jī)的凸極效應(yīng)來(lái)獲取轉(zhuǎn)子位置信息，故又被稱(chēng)為凸極追蹤法。凸極追蹤法能夠在很寬的速度范圍內(nèi)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，是一種非常有效的凸極電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法，然而，該方法在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)為：為了不對(duì)正常運(yùn)行造成影響，要求注入的信號(hào)幅值不能太大，因此理論上注入高頻電流信號(hào)是最合適的，因?yàn)樵诟哳l條件下，較小的電流信號(hào)能夠產(chǎn)生較大的電壓信號(hào)(包含位置信息)，從而有利于提高轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度。但由于電機(jī)一般都通過(guò)電壓源逆變器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因此實(shí)際上都只能注入電壓信號(hào)而不是電流信號(hào)，在該情況下，位置信息非常微弱并且檢測(cè)困難，其估計(jì)精度也難以提高。

鑒于上述情況，本申請(qǐng)人作了有益的設(shè)計(jì)，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能同時(shí)提供低頻電壓和高頻電流的三相永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器驅(qū)動(dòng)電路，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，能夠大幅提高電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的估計(jì)精度。

本發(fā)明的目的是這樣來(lái)達(dá)到的，一種三相永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:包括依次串聯(lián)連接的電壓型三相橋式逆變電路和三相l(xiāng)cl諧振變換電路，所述的電壓型三相橋式逆變電路采用spwm進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制波信號(hào)由低頻驅(qū)動(dòng)電壓和高頻注入電壓疊加而成，其中高頻注入電壓的頻率等于所述的三相l(xiāng)cl諧振變換電路的固有諧振頻率。

本發(fā)明由于采用了上述結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果是：低頻驅(qū)動(dòng)電壓幾乎無(wú)損地施加到永磁同步電機(jī)的繞組端，不會(huì)對(duì)永磁同步電機(jī)的正常運(yùn)行造成影響；微弱的高頻電壓信號(hào)被轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，注入到永磁同步電機(jī)的繞組，由此可以得到較大幅值的攜帶有轉(zhuǎn)子位置信息的高頻響應(yīng)電壓，使永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)精度大幅提高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的原理框圖。

圖2為本發(fā)明所述的電壓型三相橋式逆變電路的電連接原理圖。

圖3為本發(fā)明所述的三相l(xiāng)cl諧振變換電路的電連接原理圖。

圖4為本發(fā)明所述的單相l(xiāng)cl諧振變換電路的電連接原理圖。

具體實(shí)施方式

為了使公眾能充分了解本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)和有益效果，申請(qǐng)人將在下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式詳細(xì)描述，但申請(qǐng)人對(duì)實(shí)施例的描述不是對(duì)技術(shù)方案的限制，任何依據(jù)本發(fā)明構(gòu)思作形式而非實(shí)質(zhì)的變化都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

請(qǐng)參閱圖1，一種能同時(shí)提供低頻電壓和高頻電流的三相永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器驅(qū)動(dòng)電路，包括依次串聯(lián)連接的電壓型三相橋式逆變電路和三相l(xiāng)cl諧振變換電路。所述的電壓型三相橋式逆變電路連接直流電源，采用spwm進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制波信號(hào)由低頻驅(qū)動(dòng)電壓和高頻注入電壓疊加而成，其中高頻注入電壓的頻率等于所述的三相l(xiāng)cl諧振變換電路的固有諧振頻率，三相l(xiāng)cl諧振變換電路連接三相永磁同步電機(jī)。

請(qǐng)參閱圖2，所述的電壓型三相橋式逆變電路包括功率開(kāi)關(guān)管ug1～ug6，在各功率開(kāi)關(guān)管的集電極和發(fā)射極之間均串接有二極管。圖中的a端連接直流電源的正極，b端連接直流電源的負(fù)極。請(qǐng)參閱圖3，所述的三相l(xiāng)cl諧振變換電路由三路相同的lcl諧振變換電路構(gòu)成，單路lcl諧振變換包括電感l(wèi)和電容c。圖中的f端連接電壓型三相橋式逆變電路的c端，g端連接電壓型三相橋式逆變電路的d端，h端連接電壓型三相橋式逆變電路的e端，i端、j端及k端分別連接三相永磁同步電機(jī)的三個(gè)輸入端。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1并結(jié)合圖2和圖3，所述的電壓型三相橋式逆變電路采用spwm進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制波信號(hào)由低頻驅(qū)動(dòng)電壓和高頻注入電壓疊加而成，在本實(shí)施例中，設(shè)spwm的調(diào)制波電壓為：um＝ui+uh，其中，ui為永磁電機(jī)的低頻驅(qū)動(dòng)電壓的調(diào)制電壓，uh為高頻注入信號(hào)的調(diào)制電壓。uh的頻率等于三相l(xiāng)cl諧振變換電路的諧振頻率，此處設(shè)三相l(xiāng)cl諧振變換電路的諧振頻率為由于電路對(duì)稱(chēng)，三相l(xiāng)cl電路的工作原理可以通過(guò)單相l(xiāng)cl電路來(lái)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖4，示意了單相l(xiāng)cl諧振變換電路的電連接原理圖。當(dāng)電源頻率等于固有頻率，即時(shí)，有：

由上述公式(1)可知，lcl諧振變換電路可以實(shí)現(xiàn)電流源和電壓源的相互轉(zhuǎn)換，因此，只要注入的高頻電壓的頻率等于固有頻率，即可將注入的高頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。另一方面，lcl諧振變換電路對(duì)于低頻信號(hào)而言，相當(dāng)于一個(gè)低通濾波電路，設(shè)負(fù)載阻抗為zl，當(dāng)時(shí)，運(yùn)用戴維南定理可得：

顯然，若通過(guò)選擇合適的l，使ωl≤zl，則在低頻電壓的條件下，可得：

所述的永磁同步電機(jī)的正常驅(qū)動(dòng)電壓屬于低頻電壓，根據(jù)公式(3)可知，在合適的條件下，增加lcl諧振變換電路，幾乎不會(huì)對(duì)永磁同步電機(jī)的正常工作造成影響，因此，本發(fā)明所述的驅(qū)動(dòng)電路可以給永磁同步電機(jī)同時(shí)提供低頻電壓和高頻電流，所述的低頻電壓用于永磁同步電機(jī)的正常運(yùn)行，所述的高頻電流用于檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，又由于注入的是電流信號(hào)，因此能夠得到較大幅值的攜帶有轉(zhuǎn)子位置信息的高頻響應(yīng)電壓，這有利于大幅提高轉(zhuǎn)子位置的估計(jì)精度。