CN113972876A - 一种具有转矩估测功能的永磁同步电机控制器及驾驶设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有转矩估测功能的永磁同步电机控制器及驾驶设备。它包括角度采集模块，用于采集电机转子的位置角度；电流采样模块，用于采集电机三相电流；转速采样模块，用于采集电机转速；坐标变换模块，用于对三相电流进行坐标变换；转速环模块，用于根据设定转速和反馈转速确定给定电流；电流环模块，用于根据反馈电流和给定电流确定给定电压；SVPWM模块，用于根据静止电压计算三相方波占空比；逆变器模块，用于根据三相方波占空比输出三相电压；转矩计算模块，用于根据电机转速、反馈电流、给定电压计算输出转矩。本发明电机控制器通过功率估测的方法来计算电机的输出转矩，可以较准确的估测输出转矩，对车辆的控制更为准确。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车技术领域，具体涉及一种具有转矩估测功能的永磁同步电机控制器及驾驶设备。
背景技术
目前比较通用的方法是：认为转矩和电流大小成正比。进行转矩估测的时候，可以将电流幅值与输出转矩看成是个正比的关系。通过输出电流与给定电流的比值来补偿给定转矩的方法，得到输出转矩。
计算公式如下：
其中：Iref为给定电流幅值；Id_ref为给定D轴电流；Iq_ref为给定Q 轴电流；
Ifed为反馈电流幅值；Id_fed为反馈D轴电流；Iq_fed为反馈Q轴电流；
该方法使用简单，精度要求不高的场合能够表达当前输出转矩；也可以表达出当前实际转矩的脉动情况。
实际电流幅值与输出转矩不完全成正比的关系，特别是弱磁区，电流幅值与输出转矩完全不成正比的关系。如果反馈电流不能很好的跟踪上给定电流，转矩估测精度较低。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种具有转矩估测功能的永磁同步电机控制器及驾驶设备，可以较准确的估测输出转矩。
本发明采用的技术方案是：一种具有转矩估测功能的永磁同步电机控制器，包括
角度采集模块，用于采集电机转子的位置角度发送至坐标变换模块、对位置角度进行处理得到反馈转速发送至转速环模块；
电流采样模块，用于采集电机三相电流Ia、Ib、Ic发送至坐标变换模块；
转速采样模块，用于采集电机转速发送至转矩计算模块；
坐标变换模块，用于根据位置角度对三相电流进行坐标变换得到旋转坐标系下的反馈电流Id、Iq发送至电流环模块和转矩模块；用于对给定电压进行坐标变换得到两相静止坐标系下的静止电压发送至 SVPWM模块；
转速环模块，用于根据设定转速和反馈转速确定给定电流ID、IQ 发送至电流环模块；
电流环模块，用于根据反馈电流和给定电流确定给定电压Ud、 Uq发送至坐标变换模块和转矩计算模块；
SVPWM模块，用于根据静止电压Uα、Uβ计算三相方波占空比发送至逆变器；
逆变器模块，用于根据三相方波占空比输出三相电压；
转矩计算模块，用于根据电机转速、反馈电流、给定电压计算输出转矩。
进一步地，通过以下公式计算输出转矩
Te＝Pm/ωr
Pout＝ud·id+uq·iq
Pm＝Pout·η
其中：Pout为控制器输出功率；Pm为电机机械功率；η为电机效率。
进一步地，所述角度采样模块为角度编码器。
进一步地，所述对位置角度进行处理为进行微分环节处理。
进一步地，所述电流采样模块为霍尔电流传感器。
进一步地，所述坐标变换模块包括Clarke变换模块，所述Clarke 变换模块用于将三相静止坐标系变换到两相静止坐标系。
进一步地，所述坐标变换模块包括Park变换模块，所述Park变换模块用于将两相静止坐标系变换到两相旋转坐标系。
进一步地，所述坐标变换模块包括IPark变换模块，所述IPark变换模块用于将两相旋转坐标系变换到两相静止坐标系。
更进一步地，所述转速环模块根据设定转速和反馈转速确定给定转矩，再经查表后得到给定电流。
一种驾驶设备，所述驾驶设备包括上述任一项所述的永磁同步电机控制器。
本发明的有益效果是：本发明电机控制器通过功率估测的方法来计算电机的输出转矩，可以较准确的估测输出转矩，对车辆的控制更为准确。
附图说明
图1为本发明电机控制器的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。
应该指出，尽管在本说明书可能出现并使用术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”等来描述各种不同的组件，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件可以被称为第一部件，顶部和底部的部件在一定情况下，也可以彼此对调或转换；一端和另一端的部件可以彼此性能相同或者不同。
此外，在构成部件时，尽管没有其明确的描述，但可以理解必然包括一定的误差区域。
在描述位置关系时，例如，当位置顺序被描述为“在...上”、“在... 上方”、“在...下方”和“下一个”时，除非使用“恰好”或“直接”这样的词汇或术语，此外则可以包括它们之间不接触或者接触的情形。如果提到第一元件位于第二元件“上”，则并不意味着在图中第一元件必须位于第二元件的上方。所述部件的上部和下部会根据观察的角度和定向的改变而改变。因此，在附图中或在实际构造中，如果涉及了第一元件位于第二元件“上”的情况可以包括第一元件位于第二元件“下方”的情况以及第一元件位于第二元件“上方”的情况。在描述时间关系时，除非使用“恰好”或“直接”，否则在描述“之后”、“后续”、“随后”和“之前”时，可以包括步骤之间并不连续的情况。
本发明的各种实施方案的特征可以部分地或全部地彼此组合或者拼接，并且可以如本领域技术人员可以充分理解的以各种不同地构造来执行。本发明的实施方案可以彼此独立地执行，或者可以以相互依赖的关系一起执行。
如图1所示，本发明提供一种具有转矩估测功能的永磁同步电机控制器，包括
角度采集模块，用于采集电机转子的位置角度发送至坐标变换模块、对位置角度进行处理得到反馈转速发送至转速环模块；
电流采样模块，用于采集电机三相电流Ia、Ib、Ic发送至坐标变换模块；
转速采样模块，用于采集电机转速发送至转矩计算模块；
坐标变换模块，用于根据位置角度对三相电流进行坐标变换得到旋转坐标系下的反馈电流Id、Iq发送至电流环模块和转矩模块；用于对给定电压进行坐标变换得到两相静止坐标系下的静止电压发送至 SVPWM模块；
转速环模块，用于根据设定转速和反馈转速确定给定电流ID、IQ 发送至电流环模块；
电流环模块，用于根据反馈电流和给定电流确定给定电压Ud、 Uq发送至坐标变换模块和转矩计算模块；
PMSM传动控制***中，电机运行速度范围很宽，电流频率范围从零到上百赫兹，要在这么宽的频率范围内准确地检测电机电流，常选用霍尔元件实现电机电流的检测。霍尔检测方法优点：动态响应好，信号传输线性及频带范围宽等优点。
为保证电机对称运行，电流三相各反馈信道的反馈系数必须相等，这就要精心选择调理电路组件，仔细调整反馈回路参数。信号调理电路使用模拟放大器时，放大器的零漂是影响电机低速运行性能的主要因素，要仔细调整放大器，将零点漂移控制在10mv以内。
电流调节器比例系数越大，电流阶跃跟踪响应速度越快，响应的超调越大，振荡次数越多。电流调节器的积分系数越大，电流阶跃跟踪响应的稳态误差越小，但太大会引起电流环振荡。PMSM调速控制***的电流环控制对象为PWM逆变器、电机电枢绕组、电流检测环节组成。在实际***运行过程中，电流环的相应受电机反电势的影响，电流环动态响应不好，为提高永磁同步电机调速***电流环动态响应性能，抑制反电动势对电流环的影响，在实际***电流调节器制作时，比例和积分系数均做了调整，增大比例系数，减小积分时间常数。
电流环响应若不加微分负反馈环节，电流环动态响应将会出现振荡与超调。然而实际应用中，通常不加微分反馈环节，因为微分极易引起***的振荡。而且按照电流环I型***的校正原则，采用PI控制才能实现电流环***的稳定性和高动态响应。
SVPWM模块，用于根据静止电压Uα、Uβ计算三相方波占空比发送至逆变器；
逆变器模块，用于根据三相方波占空比输出三相电压；
转矩计算模块，用于根据电机转速、反馈电流、给定电压计算输出转矩。
上述方案中，所述角度采样模块为角度编码器。
上述方案中，所述对位置角度进行处理为进行微分环节处理。
上述方案中，所述电流采样模块为霍尔电流传感器。
上述方案中，所述坐标变换模块包括Clarke变换模块、Park变换模块和IPark变换模块，所述Clarke变换模块用于将三相静止坐标系变换到两相静止坐标系；所述Park变换模块用于将两相静止坐标系变换到两相旋转坐标系；所述IPark变换模块用于将两相旋转坐标系变换到两相静止坐标系。
上述方案中，转速环模块根据设定转速和反馈转速确定给定转矩，再经查表后得到给定电流。
本发明电机控制器在设定永磁同步电机(PMSM)的设定转速 SPDset后，将转速反馈值与转速设定值的偏差量传递给速度环；速度环PI调节器根据所设定的PI控制参数，并对输入的误差信号进行处理，转换成目标转矩型号；经查表可得到DQ轴的目标电流信号ID、IQ，作为给定输出给电流环调节器；通过电流采样得到三相电流值，然后经过CLARK变换和PARK变换，得到DQ轴电流的反馈值id、 iq，作为反馈输出给电流环调节器；电流环调节器经PI调节后，将电流信号转换为直交轴的电压UD、UQ输出；经IPARK变换环节后，得到Ualfa、Ubeta；传递给SVPWM模块，产生6路占空比信号，驱动PMSM运行。各模块详细功能分别如下：
角度采样模块：通过编码器采集角度信号θ，然后通过微分环节可以得到反馈转速信号spd。常用的是增量型编码器，可将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给PLC，利用PLC的高速计数器对其脉冲信号进行计数，以获得测量结果。不同型号的旋转编码器，其输出脉冲的相数也不同，有的旋转编码器输出A、B、Z三相脉冲，有的只有 A、B相两相，最简单的只有A相。编码器有5条引线，其中3条是脉冲输出线，1条是COM端线，1条是电源线(OC门输出型)。编码器的电源可以是外接电源，也可直接使用PLC的DC24V电源。电源“-”端要与编码器的COM端连接，“+”与编码器的电源端连接。编码器的COM端与PLC输入COM端连接，A、B、Z两相脉冲输出线直接与PLC的输入端连接，A、B为相差90度的脉冲，Z相信号在编码器旋转一圈只有一个脉冲，通常用来做零点的依据，连接时要注意PLC输入的响应时间。旋转编码器还有一条屏蔽线，使用时要将屏蔽线接地，提高抗干扰性。
电流采样模块：通过hall传感器采集两相电流。
坐标变换模块：矢量控制***中要用到的坐标系可分为两类：一类是静止坐标系，包括三相静止坐标系ABC和两相静止坐标系aβ；另一类是旋转坐标系，分为转子旋转坐标系、定子旋转坐标系，这里用到的是转子旋转坐标系dq。通常将ABC三相静止坐标系变换到两相静止坐标系aβ称作Clarke变换，而将aβ变换到两相旋转坐标系 dq称作Park变换。以下具体说明两种坐标变换的具体过程。然而实际仿真中我们是直接将三相静止的自然坐标系直接变换到与转子同步旋转的坐标系中，称之为Park变换。从下面的仿真可看出坐标变换前后的结果。
Clarke变换模块：
为了简化运算，定义两相静止坐标系中的a轴与定子A相绕组重合，β轴逆时针超前a轴90空间电角度。根据恒幅值变换原则得到变换矩阵C3s/2s为：
根据上式可以将三相静止坐标系下的物理量变换到两相静止坐标系可表示为：
Park变换模块：
定义一个在空间以同步速旋转的两相坐标系dq，其中d轴与转子磁极轴线重合，q轴逆时针超前d轴90°空间电角度，d轴与A 相定子绕组的夹角为θ。同样可以得到变换矩阵C2s/2r为：
可得到物理量在两相旋转坐标系下可表示为：
电流环模块：
在闭环控制***中，电流环属于内环，其作用是使电机电流跟随给定电流的变化，对***响应的快速性与准确性有着重要影响，并且闭环控制***的设计顺序一般是先内环再外环，因此电流环是决定整个控制***性能的基础。根据永磁同步电机的电压平衡方程，不考虑交直轴耦合以及反电动势影响，加入PI控制器的理想化电流环模型。
转速环模块：
转速环属于外环，作用是使电机转速跟随给定转速的变化。其输入为转速偏差，输出为给定转矩。
SVPWM模块：
SVPWM的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等。在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中，可由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。两个矢量的作用时间在一个采样周期内分多次施加，从而控制各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢量接近按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两者的比较结果来决定逆变器的开关状态，从而形成PWM波形。通过控制3路上下桥互补的PWM 信号，来控制电机三相上的电流大小。其输出为三路比较值CMPa、 CMPb、CMPc。
在逆变电路中，设直流母线上的电压为Udc，逆变器输出的三相相电压为UA、UB、UC，其分别施加在空间上互差120度的平面坐标系上，定义这三个电压空间矢量为UA(t)、UB(t)、UC(t)，他们方向始终在各自的轴线上，而大小随时间按正弦规律变化，时间相位上互差 120度。假设Um为相电压的有效值，f为电源频率，则有：
则三相电压空间矢量相加的合成空间矢量U(t)就可以表示为：
可见U(t)是一个旋转的空间矢量，它的幅值不变，为相电压峰值，且以角频率ω＝2πf按逆时针方向匀速旋转的空间矢量。而SVPWM算法的目的就是使用三相桥的开关状态把在空间中旋转的U(t)矢量表示出来。
由于逆变器三相桥臂共有6个开关管，为了研究各相上下桥臂不同开关组合时逆变器输出的空间电压矢量，特定义开关函数Sx(x＝a、 b、c)为：
(Sa、Sb、Sc)的全部可能组合共有八个，包括6个非零矢量 Ul(001)、U2(010)、U3(011)、U4(100)、U5(101)、U6(110)、和两个零矢量U0(000)、U7(111)，下面以其中一种开关组合为例分析，假设 Sx(x＝a、b、c)＝(100)，因此相电压可以表示为：(相电压是每相相对于电机中间连接点的电压)
同理可得，其他开关状态三相的相电压。另外线电压是两相之间的电压差，如Uab＝Ua-Ub。
如前面所说
当开关Sa＝1时，UA(t)＝Udc；当开关Sb＝1时，UB(t)＝Udc；当开关Sc＝1时，UC(t)＝Udc。
三相电压给定所合成的电压向量旋转角速度为ω＝2πf,则旋转一周所需的时间为T＝1/f；若载波频率是fs，则频率比为R＝fs/f。这样将电压旋转平面等切割成R个小增量，亦即设定电压向量每次增量的角度是：γ＝2π/R。
现在假设需要输出一个空间矢量Uref，假设它在第I扇区，我们先把第I扇区单独取出来，然后用和它相邻的两个电压空间矢量来表示它。
在两相静止参考坐标系(α，β)中，令Uref和U4间的夹角是θ，由正弦定理可得：
因为|U4|＝|U6|＝2Udc/3，所以可以得到各矢量的状态保持时间为：
式中m为SVPWM调制系数(调制比)，
而零电压向量所分配的时间为：
T7＝T0＝(Ts-T4-T6)/2
得到以U4、U6、U7及U0合成的Uref的时间后，接下来就是如何产生实际的脉宽调制波形。在SVPWM调制方案中，零矢量的选择是最具灵活性的，适当选择零矢量，可最大限度地减少开关次数，尽可能避免在负载电流较大的时刻的开关动作，最大限度地减少开关损耗。因此，我们以减少开关次数为目标，将基本矢量作用顺序的分配原则选定为：在每次开关状态转换时，只改变其中一相的开关状态。并且对零矢量在时间上进行了平均分配，以使产生的PWM对称，从而有效地降低PWM的谐波分量。可以发现当U4(100)切换至 U0(000)时，只需改变A相上下一对切换开关，若由U4(100)切换至 U7(111)则需改变B、C相上下两对切换开关，增加了一倍的切换损失。因此要改变电压向量U4(100)、U2(010)、U1(001)的大小，需配合零电压向量U0(000)，而要改变U6(110)、U3(011)、U5(100)，需配合零电压向量U7(111)。这样通过在不同区间内安排不同的开关切换顺序，就可以获得对称的输出波形，其它各扇区的开关切换顺序如表2-2所示。
表2-2 UREF所在的位置和开关切换顺序对照序
| U<sub>REF</sub>所在的位置 | 开关切换顺序 |
| I区(0°≤θ≤60°) | ...0-4-6-7-7-6-4-0... |
| II区(60°≤θ≤120°) | ...0-2-6-7-7-6-2-0... |
| III区(120°≤θ≤180°) | ...0-2-3-7-7-3-2-0... |
| IV区(180°≤θ≤240°) | ...0-1-3-7-7-3-1-0... |
| V区(240°≤θ≤300°) | ...0-1-5-7-7-5-1-0... |
| VI区(300°≤θ≤360°) | ...0-4-5-7-7-5-4-0... |
因此就可以利用U4、U6、U7及U0的顺序和时间长短的搭配来表示出Uref了。
以第I扇区为例，其所产生的三相波调制波形在一个载波周期时间Ts，电压向量出现的先后顺序为U0、U4、U6、U7、U6、U4、U0，各电压向量的三相波形则与表2-2中的开关表示符号相对应。再下一个载波周期Ts，Uref的角度增加一个γ，利用式(2-33)可以重新计算新的T0、T4、T6及T7值，得到新的合成三相波形；这样每一个载波周期TS就会合成一个新的矢量，随着θ的逐渐增大，Uref将依序进入第I、II、III、IV、V、VI区。在电压向量旋转一周期后，就会产生R个合成矢量。因此SVPWM会在每个载波周期进行一次计算。
通过以上SVPWM的法则推导分析可知要实现SVPWM信号的实时调制，首先需要知道参考电压矢量Uref所在的区间位置，然后利用所在扇区的相邻两电压矢量和适当的零矢量来合成参考电压矢量。
控制***需要输出的矢量电压信号Uref，它以某一角频率ω在空间逆时针旋转，当旋转到矢量图的某个60°扇区中时，***计算该区间所需的基本电压空间矢量，并以此矢量所对应的状态去驱动功率开关元件动作。当控制矢量在空间旋转360°后，逆变器就能输出一个周期的正弦波电压。
转矩计算模块：
电机转速大于等于300rpm时，输出转矩通过输出功率估算得来，具体如下
在d-q坐标系下，控制器输出功率可由d-q轴电流和电压计算得来：
Pout＝ud·id+uq·iq
Pm＝Pout·η
式中：Pout为控制器输出功率；Pm为电机机械功率；η为电机效率。
输出转矩Te由电机机械功率和电机转速计算得来：
Te＝Pm/ωr，ωr为电机转速。
该方法需要标定电机效率，在做电机转矩标定的时候，将控制器输出功率都记录下来。后期可以计算出各个工况点下的电机效率。再根据上述公式计算出电机的输出转矩。该方法通过功率估测的方法来计算电机的反馈转矩，各种工况均能准确估测出电机输出转矩。
本发明实施例还提供了一种驾驶设备，该驾驶设备包括上述任一实施例所述的控制器。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，上文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性 (interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个***的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。
上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种具有转矩估测功能的永磁同步电机控制器，其特征在于：包括
角度采集模块，用于采集电机转子的位置角度发送至坐标变换模块、对位置角度进行处理得到反馈转速发送至转速环模块；
电流采样模块，用于采集电机三相电流发送至坐标变换模块；
转速采样模块，用于采集电机转速发送至转矩计算模块；
坐标变换模块，用于根据位置角度对三相电流进行坐标变换得到旋转坐标系下的反馈电流发送至电流环模块和转矩模块；用于对给定电压进行坐标变换得到两相静止坐标系下的静止电压发送至SVPWM模块；
转速环模块，用于根据设定转速和反馈转速确定给定电流发送至电流环模块；
电流环模块，用于根据反馈电流和给定电流确定给定电压发送至坐标变换模块和转矩计算模块；
SVPWM模块，用于根据静止电压计算三相方波占空比发送至逆变器；
逆变器模块，用于根据三相方波占空比输出三相电压；
转矩计算模块，用于根据电机转速、反馈电流、给定电压计算输出转矩。
2.根据权利要求1所述的具有转矩估测功能的永磁同步电机控制器，其特征在于：通过以下公式计算输出转矩
Te＝Pm/ωr
Pout＝ud·id+uq·iq
Pm＝Pout·η
其中：Te为输出转矩；ωr为电机转速；Pout为控制器输出功率；Pm为电机机械功率；η为电机效率；id、iq分别为d轴和q轴反馈电流；ud、uq分别为d轴和q轴给定电压。
3.根据权利要求1所述的具有转矩估测功能的永磁同步电机控制器，其特征在于：所述角度采样模块为角度编码器。
4.根据权利要求1所述的具有转矩估测功能的永磁同步电机控制器，其特征在于：所述对位置角度进行处理为进行微分环节处理。
5.根据权利要求1所述的具有转矩估测功能的永磁同步电机控制器，其特征在于：所述电流采样模块为霍尔电流传感器。
6.根据权利要求1所述的具有转矩估测功能的永磁同步电机控制器，其特征在于：所述坐标变换模块包括Clarke变换模块，所述Clarke变换模块用于将三相静止坐标系变换到两相静止坐标系。
7.根据权利要求1所述的具有转矩估测功能的永磁同步电机控制器，其特征在于：所述坐标变换模块包括Park变换模块，所述Park变换模块用于将两相静止坐标系变换到两相旋转坐标系。
8.根据权利要求1所述的具有转矩估测功能的永磁同步电机控制器，其特征在于：所述坐标变换模块包括IPark变换模块，所述IPark变换模块用于将两相旋转坐标系变换到两相静止坐标系。
9.根据权利要求1所述的具有转矩估测功能的永磁同步电机控制器，其特征在于：所述转速环模块根据设定转速和反馈转速确定给定转矩，再经查表后得到给定电流。
10.一种驾驶设备，其特征在于：所述驾驶设备包括上述权利要求1-9中任一项所述的永磁同步电机控制器。
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- 2021-08-31 CN CN202111011174.4A patent/CN113972876A/zh active Pending
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