[發明專利]一種無位置傳感器直接轉矩電機控制系統的切換方法

無效

• 申請號: 201310181295.2
• 申請日: 2013-05-15
• 公開（公告）號: CN103248287A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 何志明;徐柳春;陳俊;黃雨
• 申請（專利權）人: 無錫艾柯威科技有限公司
• 主分類號: H02P6/00
• 分類號: H02P6/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種無位置傳感器直接轉矩電機控制系統的切換方法。

背景技術

直接轉矩控制（Direct?Torque?Control——DTC），國外的原文有的也稱為Direct?self-control——DSC，直譯為直接自控制，是指把轉矩直接作為被控量控制，其實質是用空間矢量的分析方法，以定子磁場定向方式，對電機定子磁鏈和電磁轉矩進行直接控制的。這種方法不需要復雜的坐標，而是直接在電機定子坐標上計算磁鏈的模和轉矩的大小，并通過磁鏈和轉矩的直接跟蹤實現PWM脈寬調制和系統的高動態性能，在控制過程中需要有檢測轉子磁極位置的位置傳感器，并通過位置傳感器檢測轉子磁極位置，用于實現后續控制過程。

傳統中位置傳感器通常采用旋轉變壓器、光電式傳感器、磁阻元件、霍爾元件或高頻耦合式位置傳感器等機械式位置傳感器，但存在很多缺點，如安裝位置傳感器造成電機體積增加，同時位置傳感器及其連接線等部件的耗用又導致了電機成本的增加，并且位置傳感器的輸出信號一般都是弱點信號，易引入干擾；高溫、低溫、污濁空氣等工作環境及振動、高速運行等工作條件，都會降低傳感器的可靠性。

為此，近年來已有較多關于取消傳統的機械位置傳感器，采用無（機械）位置傳感器的電機控制運行技術公開，其工作原理是通過對電機的磁鏈、電流和電壓等物理量，進行相應的處理間接獲得轉子位置。現有的方法一般主要基于反電動勢信號來獲取轉子位置。而由于電機在靜止或低速時的反電動勢為零或很小，導致無法獲得準確的轉子位置，造成電機起動失效，因此需要設置其它方法來實現電機的起動，目前已公開的方法一般采用開環控制起動，然后再切換到閉環控制運行，但切換時存在沖擊，穩定性較差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種無位置傳感器直接轉矩電機控制系統的切換方法，實現了電機從開環控制起動到閉環控制運行的無擾動切換，有效保證了切換瞬間控制的穩定性。

有鑒于上述現有的無位置傳感器直接轉矩電機控制系統在切換中存在的缺陷，本申請人基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及專業知識，積極加以研究創新，經過大量實驗摸索，研制出本發明，能夠很好地克服現有無位置傳感器直接轉矩電機控制系統在切換時存在的缺陷。

本發明的技術方案采用如下：?

一種無位置傳感器直接轉矩電機控制系統的切換方法，其中：在開環控制起動狀態與閉環控制運行狀態的切換過程中增加無擾動切換段，所述的無擾動切換段是指在切換時間段內保持切換頻率運行，獲取對電機閉環控制運行需要的各參數估算量，為電機從其開環控制起動狀態到閉環控制運行狀態做準備，并在切換時把各參數估算量作為電機閉環控制運行的相應控制參數，以實現電機從開環控制起動狀態到閉環控制運行狀態的無擾動切換。

優選地，所述的各參數估算量包括定子磁鏈、電磁轉矩以及轉子速度；所述的電機閉環控制運行的相應控制參數包括定子磁鏈矢量幅值設定值的初始值、速度環積分項的初始值以及力矩環積分項的初始值。

優選地，所述的無擾動切換段的具體步驟為：

（1）所述的無擾動切換段在切換時間段內保持切換頻率運行；

（2）根據定子輸出電壓U_s和檢測得到的定子電流i_s估算定子磁鏈估算矢量幅值ψ_sf和定子磁鏈估算矢量角；

（3）基于定子磁鏈估算矢量角估算轉子速度估算值W_rf，并基于定子磁鏈估算矢量幅值ψ_sf和定子電流i_s估算電磁轉矩估算值T_ef；

（4）在切換時，將切換前瞬間的轉子速度估算值W_rf作為電機閉環控制運行的轉子反饋速度，將切換前瞬間的電磁轉矩估算值T_ef作為力矩環的反饋力矩，并把該反饋力矩值賦給速度環積分項，作為速度環積分項的初始值，賦力矩環積分項的初始值為零；將定子磁鏈估算矢量幅值ψ_sf作為定子磁鏈矢量幅值設定值的初始值。

進一步優選地，所述的第（2）步驟的計算方法為：?