一種基於電力電子系統的PMSM無傳感器控制系統的製作方法

2023-12-04 15:18:41 1

本發明涉及無傳感器控制系統技術領域，具體為一種基於電力電子系統的PMSM無傳感器控制系統。

背景技術：

電力電子技術的誕生和發展使人類對電能的利用方式發生了革命性的轉變，並且極大地改變了人們利用電能的觀念。在世界範圍裡，用電總量中經過電力電子裝置變換和調節的比例已經成為衡量用電水平的重要指標，當今世界上的電力輸送都要通過某種形式的電力電子設備，到2010年，這一數字有望達到80%，隨著性價比更高的電力電子設備的廣泛應用，全世界的能量消耗可望降低至少35%，這就對電力電子技術提出了挑戰。

電力電子技術的誕生和發展使人類對電能的利用方式發生了革命性的轉變，並且極大地改變了人們利用電能的觀念。在世界範圍裡，用電總量中經過電力電子裝置變換和調節的比例已經成為衡量用電水平的重要指標，當今世界上的電力輸送都要通過某種形式的電力電子設備，到2010年，這一數字有望達到80%，隨著性價比更高的電力電子設備的廣泛應用，全世界的能量消耗可望降低至少35%，這就對電力電子技術提出了挑戰。

要處理如此巨大的電能，電力電子以及相關的功率處理技術逐漸成為一門基礎性的學科，同時人們可以清楚的預見到它所具有的巨大的市場潛力，很明顯，採用電力電子技術的設備，效率更高，同時通過大規模的生產以及更為可靠的產品質量，就可以實現能量傳輸的精確控制，目前，電力電子設備的銷售額已達到每年億美元，同時它還影響著，億美元的硬體產品市場。然而，現在電力電子技術的發展己經走到了十字路口，電力電子裝置的複雜性與其應用的廣泛性之間的矛盾越來越尖銳，一方面，眾多領域需要大量使用電力電子裝置，而另一方面，電力電子裝置面向的應用千差萬別，使得設計、生產和維護需要耗費大量的人力和物力，給普及和推廣造成了巨大的障礙，成為電能利用技術進步的瓶頸。電力電子產品的開發往往是根據不同客戶的要求進行的，因而，開發一件產品需要很長的周期，設備的設計和製造均採用大量的非標準化器件或部件，因此目前電力電子行業仍屬勞動密集型行業，這就限制了生產成本的進一步降低和可靠性的提高。

技術實現要素：

針對以上問題，本發明提供了一種基於電力電子系統的PMSM無傳感器控制系統，開放式的結構可以使控制器的設計標準化，分級控制可以使系統集成更加方便，應用系統的控制器稱為應用管理器，通過標準模塊的標準接口控制標準模塊內部的控制器稱為硬體管理器，實現系統功能，可以有效解決背景技術中的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基於電力電子系統的PMSM無傳感器控制系統，包括標準可擴展邏輯設備和輸出信號濾波檢測器，所述標準可擴展邏輯設備和輸出信號濾波檢測器的通信鏈路之間連接有無源集成模塊，所述標準可擴展邏輯設備包括功率器件保護模塊，所述功率器件保護模塊的輸入端連接有有源集成模塊，功率器件保護模塊的輸出端連接有電路控制單元；所述輸出信號濾波檢測器包括電流調節器，電流調節器的輸入端連接有PWM電壓源逆變器，所述電流調節器的輸出端還連接有坐標變換模塊，電流調節器的信號端還連接有網絡分類器；所述無源集成模塊包括模型參考模塊，所述模型參考模塊的輸出端分別連接有數據校對模塊和遙控收發中繼模塊，所述數據校對模塊通過歷史數據核對裝置與標準可擴展邏輯設備進行數據核對，所述遙控收發中繼模塊的信號端與輸出信號濾波檢測器進行信號調節。

作為本發明一種優選的技術方案，所述功率器件保護模塊包括光電控制傳感器，所述光電控制傳感器採用32位的EE-SG3系列的處理晶片晶片，且光電控制傳感器的數據端還連接有速度調節器，電源端連接有供電電池組。

作為本發明一種優選的技術方案，所述有源集成模塊包括加權係數算法控制器，所述加權係數算法控制器的輸出端通過比較放大器與高頻注入算法模塊相連接。

作為本發明一種優選的技術方案，所述電路控制單元包括時鐘檢測單元和異步檢測模塊，所述時鐘檢測單元的內部還包括復位模塊，且時鐘檢測單元的輸出端還通過鎖相環控制器與異步檢測模塊相連接。

作為本發明一種優選的技術方案，所述網絡分類器包括數據採集卡和傳感器組，所述數據採集卡的輸出端與網絡配置器相連接，所述網絡配置器的信號端通過無線檢測模塊與傳感器組相連接。

作為本發明一種優選的技術方案，所述PWM電壓源逆變器包括轉動慣量模塊和雷達數據監測模塊，所述雷達數據監測模塊的輸入端與雷達掃描跟蹤儀相連接，所述雷達數據監測模塊的輸出端通過轉動慣量模塊與目標數據處理模塊相連接。

作為本發明一種優選的技術方案，所述數據校對模塊包括閾值設定模塊和波形檢測模塊，所述閾值設定模塊的輸入端還通過全方位接收天線控制器與遙控接收單元相連接，且遙控接收單元的輸入端與波形檢測模塊相連接。

作為本發明一種優選的技術方案，所述遙控收發中繼模塊連接有數據收發中繼塔，所述數據收發中繼塔包括GPS定位器，所述GPS定位器的輸出端還連接有數據存儲器，所述數據存儲器的輸出端與交互式資料庫相連接。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：該基於電力電子系統的PMSM無傳感器控制系統，設置有開放式的結構，可以使控制器的設計標準化，分級控制可以使系統集成更加方便，應用系統的控制器稱為應用管理器，通過標準模塊的標準接口控制標準模塊內部的控制器稱為硬體管理器，實現系統功能，這樣，應用管理器不依賴於標準模塊的拓撲、開關和傳感器的數目，通過標準的通訊協議，控制下一層的控制器，實現系統功能，這樣，若干標準模塊集成為一個小系統，若干小系統可以進一步集成為更大的應用系統，通過系統集成，人們可以利用這些標準智能功率模塊，方便地集成所需要的複雜的電力電子實際應用系統，從而使一個複雜的電力電子應用系統的研製、設計的成本和設計時間可以大大減少，通過電力電子系統集成與標準智能功率模塊的研究，可以指望像裝配一臺個人計算機一樣，人們可以靈活地擴展、配置、升級、布置部件到部件，拔出、插入一個符合現場需要的智能化的電力電子應用系統，甚至於一個非專業人員也能用基本模塊組裝他所希望的智能化的電力電子應用系統，通過系統集成，電力電子標準模塊的生產也可以通過有源集成模塊、無源集成模塊、傳感器集成模塊以及其他標準集成模塊的組合來完成。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為控制電路原理圖；

圖3為GPS定位器電路原理圖。

圖中：1-標準可擴展邏輯設備；2-輸出信號濾波檢測器；3-無源集成模塊；4-功率器件保護模塊；5-有源集成模塊；6-電路控制單元；7-電流調節器；8-PWM電壓源逆變器；9-坐標變換模塊；10-網絡分類器；11-模型參考模塊；12-數據校對模塊；13-遙控收發中繼模塊；14-歷史數據核對裝置；15-光電控制傳感器；16-速度調節器；17-供電電池組；18-加權係數算法控制器；19-比較放大器；20-高頻注入算法模塊；21-時鐘檢測單元；22-異步檢測模塊；23-復位模塊；24-鎖相環控制器；25-數據採集卡；26-傳感器組；27-網絡配置器；28-無線檢測模塊；29-轉動慣量模塊；30-雷達數據監測模塊；31-雷達掃描跟蹤儀；32-目標數據處理模塊；33-閾值設定模塊；34-波形檢測模塊；35-全方位接收天線控制器；36-遙控接收單元；37-數據收發中繼塔；38-GPS定位器；39-數據存儲器；40-交互式資料庫。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例：

請參閱圖1至圖3，本發明提供一種技術方案：一種基於電力電子系統的PMSM無傳感器控制系統，包括標準可擴展邏輯設備1和輸出信號濾波檢測器2，所述標準可擴展邏輯設備1和輸出信號濾波檢測器2的通信鏈路之間連接有無源集成模塊3，所述標準可擴展邏輯設備1包括功率器件保護模塊4，所述功率器件保護模塊4包括光電控制傳感器15，所述光電控制傳感器15採用32位的EE-SG3系列的處理晶片晶片，且光電控制傳感器15的數據端還連接有速度調節器16，電源端連接有供電電池組17，所述功率器件保護模塊4的輸入端連接有有源集成模塊5，所述有源集成模塊5包括加權係數算法控制器18，所述加權係數算法控制器18的輸出端通過比較放大器19與高頻注入算法模塊20相連接，功率器件保護模塊4的輸出端連接有電路控制單元6，所述電路控制單元6包括時鐘檢測單元21和異步檢測模塊22，所述時鐘檢測單元21的內部還包括復位模塊23，且時鐘檢測單元21的輸出端還通過鎖相環控制器24與異步檢測模塊22相連接；所述輸出信號濾波檢測器2包括電流調節器7，電流調節器7的輸入端連接有PWM電壓源逆變器8，所述PWM電壓源逆變器8包括轉動慣量模塊29和雷達數據監測模塊30，所述雷達數據監測模塊30的輸入端與雷達掃描跟蹤儀31相連接，所述雷達數據監測模塊30的輸出端通過轉動慣量模塊29與目標數據處理模塊32相連接，所述電流調節器7的輸出端還連接有坐標變換模塊9，電流調節器7的信號端還連接有網絡分類器10，所述網絡分類器10包括數據採集卡25和傳感器組26，所述數據採集卡25的輸出端與網絡配置器27相連接，所述網絡配置器27的信號端通過無線檢測模塊28與傳感器組26相連接；所述無源集成模塊3包括模型參考模塊11，所述模型參考模塊11的輸出端分別連接有數據校對模塊12和遙控收發中繼模塊13，所述數據校對模塊12包括閾值設定模塊33和波形檢測模塊34，所述閾值設定模塊33的輸入端還通過全方位接收天線控制器35與遙控接收單元36相連接，且遙控接收單元36的輸入端與波形檢測模塊34相連接，所述數據校對模塊12通過歷史數據核對裝置14與標準可擴展邏輯設備1進行數據核對，所述遙控收發中繼模塊13連接有數據收發中繼塔37，所述數據收發中繼塔37包括GPS定位器38，所述GPS定位器38的輸出端還連接有數據存儲器39，所述數據存儲器39的輸出端與交互式資料庫40相連接，所述遙控收發中繼模塊13的信號端與輸出信號濾波檢測器2進行信號調節。

（1）在基頻電流調節器的兩端直接並聯兩個高頻電流調節器，其中一個調節器用於調節正相序高頻電流分量，另外一個用於調節負相序高頻電流分量，每一個調節器都是在各自頻率的同步旋轉坐標系中實現，使得在在任何注入電流頻率下都能夠同時調節基頻電流分量和高頻電流分量，從而提高了電流調節器的性能；

（2）採用改進的電流調節器後，除了注入高頻電流分量，電機電流中不再包含其它高頻電流分量，而且注入高頻電流分量約等於前饋注入的高頻電流給定值。負相序高頻電壓信號的幅值等於理論值，說明所有的凸極信息都包含在負相序高頻電壓信號中。而對於單一的電流調節器，凸極信息分布在其它高頻電壓和電流信號中，而且隨著電流調節器帶寬的降低，負相序高頻電壓信號中的凸極信息會進一步損失，改進的電流調節器能夠調節高頻電流，獲得良好的控制性能。

本發明的工作原理：該基於電力電子系統的PMSM無傳感器控制系統，設置有開放式的結構，可以使控制器的設計標準化，分級控制可以使系統集成更加方便，應用系統的控制器稱為應用管理器，通過標準模塊的標準接口控制標準模塊內部的控制器稱為硬體管理器，實現系統功能，這樣，應用管理器不依賴於標準模塊的拓撲、開關和傳感器的數目，通過標準的通訊協議，控制下一層的控制器，實現系統功能，這樣，若干標準模塊集成為一個小系統，若干小系統可以進一步集成為更大的應用系統，通過系統集成，人們可以利用這些標準智能功率模塊，方便地集成所需要的複雜的電力電子實際應用系統，從而使一個複雜的電力電子應用系統的研製、設計的成本和設計時間可以大大減少，通過電力電子系統集成與標準智能功率模塊的研究，可以指望像裝配一臺個人計算機一樣，人們可以靈活地擴展、配置、升級、布置部件到部件，拔出、插入一個符合現場需要的智能化的電力電子應用系統，甚至於一個非專業人員也能用基本模塊組裝他所希望的智能化的電力電子應用系統，通過系統集成，電力電子標準模塊的生產也可以通過有源集成模塊、無源集成模塊、傳感器集成模塊以及其他標準集成模塊的組合來完成。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。