電機驅動裝置、方法及電機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及電機控制技術領域，尤其設及一種電機驅動裝置、方法及電機。
【背景技術】
[0002] 目前，無刷電動機主要采用經(jīng)典矢量控制方案，如圖1和圖2所示，電機驅動裝置 包括上位機控制模塊和下位機控制模塊，其中，上位機控制模塊實現(xiàn)轉速閉環(huán)控制，下位機 控制模塊實現(xiàn)調(diào)速功能，如圖1所示，位置計算模塊11輸出位置反饋信號和速度反饋信號， 速度計算模塊12根據(jù)所述位置反饋信號輸出轉子電角速度，速度控制器1根據(jù)轉子電角速 度輸出調(diào)節(jié)指令給交軸電流計算模塊3,直軸電流計算模塊2輸出指定直軸電流，電流控制 器4輸出直軸電壓分量和交軸電壓分量，電壓限制器5輸出直軸電壓和交軸電壓，PWM控制 器6輸出=相交流電壓給逆變驅動模塊9W驅動電動機10。
[0003] 圖2與圖1的不同點在于速度指令模塊14轉換成電機速度指令，速度控制器接收 所述電機速度指令與速度計算模塊12的速度反饋指令生成電機的交軸指令，電流控制器4 再輸出直軸電壓分量和交軸電壓分量。
[0004]圖1中的技術方案的優(yōu)點在于矢量控制效率高，能耗小，結構簡單，并且易于實 現(xiàn)，但是下位機控制模塊不能實現(xiàn)空載調(diào)速，甚至即使帶上位機控制模塊時，由于上位機控 制模塊調(diào)節(jié)精度和相應不夠，空載調(diào)速也比較困難。
[0005]圖2中的技術方案除了具有圖1中技術方案的優(yōu)點外，其下位機控制模塊在單獨 給定調(diào)節(jié)指令時，也能進行調(diào)速，但是由于下位機控制模塊用到轉速指令，導致采用霍爾傳 感器和無位置傳感器轉速在低速時調(diào)速困難。
[0006] 圖1和圖2的技術方案在編碼器精度低特別是霍爾傳感器的控制中，負載抗擾能 力很差。
[0007] 為了解決圖1和圖2中技術方案的缺陷，如圖3所示，現(xiàn)有技術提出一種解決方 案，即將速度控制器1輸出的調(diào)節(jié)指令經(jīng)過電壓指令生成模塊17后生成電壓指令，PWM控 制器根據(jù)電壓指令驅動逆變器模塊9W驅動電機，該技術方案雖然能夠實現(xiàn)空載調(diào)速，但 是電流波形較差，轉矩脈動大并且輸出給電機的電流不可控。綜上所述，現(xiàn)有技術中的電機 驅動裝置存在轉矩脈動大并且輸出給電機的電流不可控的問題，同時由于現(xiàn)有方案的技術 特點在大負載情況下，特別是對于負載突變情況下，有良好的抗負載變化能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的在于提供一種電機驅動裝置、方法及電機，旨在解決針對現(xiàn)有技術 中的電機驅動裝置存在轉矩脈動大并且輸出給電機的電流不可控，抗負載擾動能力差的問 題。
[0009] 本發(fā)明是該樣實現(xiàn)的，第一方面提供一種電機驅動裝置，所述電機驅動裝置包 括：
[0010] 旋轉變換器，用于將所述定子電流經(jīng)過坐標旋轉變換后輸出交軸電流分量和直軸 電流分量；
[0011] 位置計算器，用于檢測電機轉子的位置，并根據(jù)所述電機轉子的位置輸出位置反 饋信號；
[0012] 速度計算模塊，用于根據(jù)所述位置反饋信號輸出轉子電角速度；
[0013] 速度控制器，用于輸出使所述轉子電角速度和轉速指令趨向于零的速度控制器輸 出信號；
[0014] 所述電機驅動裝置還包括：
[0015] 電壓限制計算模塊，用于將所述速度控制器輸出信號經(jīng)過電壓限制計算后輸出限 制電壓；
[0016] 直軸電流生成模塊，用于生成預設直軸電流；
[0017] 第一減法器，用于將所述預設直軸電流與所述直軸電流分量進行減法運算后得到 直軸電流差；
[001引 電流控制器，用于輸出使所述直軸電流差趨向于零直軸電壓分量；
[0019] 交軸電壓生成模塊，用于生成預設交軸電壓分量；
[0020] 電壓限制器，用于根據(jù)所述限制電壓和所述位置反饋信號對所述直軸電壓分量和 所述預設交軸電壓分量進行電壓限幅和坐標變換后輸出直軸電壓和交軸電壓；
[0021] PWM控制器，用于將所述直軸電壓和所述交軸電壓轉換成=相交流電壓。
[0022] 結合第一方面，作為第一方面的第一種實施方式，所述交軸電壓生成模塊生成預 設交軸電壓分量的過程具體為：
[0023] 根據(jù)W下算式進行計算后輸出預設交軸電壓分量：
[0024] U(j = W (I ^ X L(j+ it j)；
[0025] 其中，U。為預設交軸電壓分量，Id為直軸電流分量，《為轉子電角速度，Ld為電子 直軸電感分量，為永磁體磁鏈。
[0026] 結合第一方面，作為第一方面的第二種實施方式，所述交軸電壓生成模塊生成預 設交軸電壓分量的過程具體為：
[0027] 根據(jù)W下算式進行計算后輸出預設交軸電壓分量：
[002引
[0029] 其中，U。為預設交軸電壓分量，K為電壓系數(shù)，Ud為直軸電壓分量，U,為限制電壓。
[0030] 結合第一方面，作為第一方面的第S種實施方式，所述電壓限制器根據(jù)所述限制 電壓對所述直軸電壓分量和所述預設交軸電壓分量進行電壓限幅后，再根據(jù)所述位置反饋 信號進行坐標變換輸出直軸電壓和交軸電壓；
[0031] 或者，所述電壓限制器根據(jù)所述位置反饋信號進行坐標變換后，再根據(jù)所述限制 電壓對所述直軸電壓分量和所述預設交軸電壓分量進行電壓限幅輸出直軸電壓和交軸電 壓。
[0032] 本發(fā)明第二方面提供一種電機驅動方法，所述電機驅動方法包括：
[0033] 將定子電流經(jīng)過坐標旋轉變換后輸出交軸電流分量和直軸電流分量；
[0034] 檢測電機轉子的位置，并根據(jù)所述電機轉子的位置輸出位置反饋信號；
[0035] 根據(jù)所述位置反饋信號輸出轉子電角速度，并根據(jù)所述轉子電角速度和速度指令 輸出使所述轉子電角速度和速度指令趨向于零的速度控制器輸出信號；
[0036] 將所述速度控制器輸出信號經(jīng)過電壓限制計算后輸出限制電壓；
[0037] 生成預設直軸電流，將所述預設直軸電流與所述直軸電流分量進行減法運算后得 到直軸電流差，并根據(jù)所述直軸電流差輸出使所述直軸電流差趨向于零的直軸電壓分量； [003引生成預設交軸電壓分量，并根據(jù)所述限制電壓和所述位置反饋信號對所述直軸電 壓分量和所述預設交軸電壓分量進行電壓限幅和坐標變換后輸出直軸電壓和交軸電壓；
[0039] 將所述直軸電壓和所述交軸電壓轉換成=相交流電壓。
[0040] 結合第二方面，作為第二方面的第一種實施方式，所述生成預設交軸電壓分量的 步驟具體為：
[0041] 根據(jù)W下算式進行計算后輸出預設交軸電壓分量：
[0042] 11。=W(IdXLd+il>f);
[0043] 其中，U。為預設交軸電壓分量，Id為直軸電流分量，《為轉子電角速度，Ld為電子 直軸電感分量，為永磁體磁鏈。
[0044] 結合第二方面，作為第二方面的第二種實施方式，所述生成預設交軸電壓分量的 步驟具體為：
[0045] 根據(jù)W下算式進行計算后輸出預設交軸電壓分量：
[0046]
[0047] 其中，U。為預設交軸電壓分量，K為電壓系數(shù)，Ud為直軸電壓分量，U,為限制電壓。
[0048] 本發(fā)明第=方面提供一種電機驅動裝置，所述電機驅動裝置包括：
[0049] 旋轉變換器，用于將定子電流經(jīng)過坐標旋轉變換后輸出交軸電流分量和直軸電流 分量；
[0050] 位置計算器，用于檢測電機轉子的位置，并根據(jù)所述電機轉子的位置輸出位置反 饋信號；
[0051] 速度計算模塊，用于根據(jù)所述位置反饋信號輸出轉子電角速度；
[0052] 速度控制器，用于輸出使所述轉子電角速度和所輸入的速度指令趨向零的速度控 制器輸出信號；
[0053] 所述電機驅動裝置還包括：
[0054] 電壓限制計算模塊，用于將所述速度控制器輸出信號經(jīng)過電壓限制計算后輸出限 制電壓；
[0化5] 直軸電流生成模塊，用于生成預設直軸電流；
[0化6] 交軸電流生成模塊，用于生成預設交軸電流；
[0化7] 第一減法器，用于將所述預設直軸電流與所述直軸電流分量進行減法運算后得到 直軸電流差；
[005引第二減法器，用于將所述預設交軸電流與所述交軸電流分量進行減法運算后得到 交軸電流差；
[0化9] 電流控制器，用于輸出所述直軸電流差和所述交軸電流差趨向于零的直軸電壓分 量和交軸電壓分量；
[0060] 電壓限制器，用于根據(jù)所述限制電壓和所述位置反饋信號對所述直軸電壓分量