[發明專利]一種基于永磁同步電機開環矢量的轉速追蹤方法

在審

• 申請號: 201611093295.7
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN108155838A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 匡江傳;曾智波
• 申請（專利權）人: 長沙市日業電氣有限公司
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P21/18;H02P21/22;H02P21/34;H02P6/182
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1.一種基于永磁同步電機開環矢量的轉速追蹤方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)永磁同步電機再起動時，利用混合模型磁鏈觀測器估算當前電機轉子磁鏈角度，對磁鏈角度進行微分，估算當前電機轉速；

(2)對永磁同步電機的定子電流矢量進行坐標變換，分別得到勵磁電流電流i_d、轉矩電流i_q；

(3)以勵磁電流i_d和零作為輸入，經勵磁電流調節器運算得到一個勵磁電壓u_d；以轉矩電流i_q和零作為輸入，經轉矩電流調節器得到一個轉矩電壓u_q；

(4)對勵磁電壓u_d與轉矩電壓u_q進行矢量合成，進行空間矢量調制波計算，再與三角波比較生成驅動控制信號驅動永磁同步電機；

(5)重復執行步驟(1)～(4)，直到兩電流矢量穩定在零附近并維持很短一段時間，則認為此時估算的轉速就是當前的電機轉速，并將當前的轉速作為啟動轉速，平滑切換為對同步電機速度控制。

2.根據權利要求1所述的一種基于永磁同步電機開環矢量的轉速追蹤方法，其特征在于，所述步驟(1)中轉子混合模型磁鏈觀測器包括轉子磁鏈電壓模型和轉子磁鏈電流模型，當高速時采用轉子磁鏈電壓模型估算磁鏈角度，當低速采用轉子磁鏈電流模型估算磁鏈角度。

3.根據權利要求2所述的一種基于永磁同步電機開環矢量的轉速追蹤方法，其特征在于，所述轉子磁鏈電壓模型如下公式所示：

其中，為兩相靜止坐標下轉子磁鏈在α軸和β軸方向的分量，u_sα，u_sβ，i_sα，i_sβ分別為定子電壓矢量和定子電流矢量在α軸和β軸方向的分量，R、L_sσ分別為定子電阻和漏感；為所估算出的轉子磁鏈角。

4.根據權利要求2所述的一種基于永磁同步電機開環矢量的轉速追蹤方法，其特征在于，所述轉子磁鏈電流模型(忽略磁場建立時間影響)如下公式所示：

其中為兩相旋轉坐標下定子磁鏈在d-q軸方向的分量，i_sd，i_sq，i_fd分別為定子電流的旋轉坐標系下d-q軸分量及轉子永磁體等效勵磁電流；經反Park變換可得α-β兩相靜止坐標系下電流模型觀測的定子磁鏈。

5.根據權利要求1所述的一種基于永磁同步電機開環矢量的轉速追蹤方法，其特征在于，所述步驟(1)中混合模型磁鏈觀測器輸入為三相定子電壓、電流、等效勵磁電流及轉子磁鏈角，輸出為轉子磁鏈；若將電流模型和電壓模型的輸出單獨考慮，可以把混合磁鏈觀測器看成雙輸入、單輸出的系統，則估算磁鏈角度實現方法如下：

其中：

其中分別為電流模型和傳統電壓模型的輸出磁鏈；G_i(s)，G_u(s)分別為閉環傳遞函數；從中可以看出G_i(s)是一個低通濾波器，G_u(s)為高通濾波器。合理的配置K_p、K_I值即可實現2種模型間的平滑過渡；由于反饋通道的引入，不僅解決了傳統電壓模型中純積分漂移問題，而且在速度為零時，反電動勢為零，也解決了積分初值的問題。設λ₁，λ₂為G_i(s)，G_u(s)的2個極點，則有λ₁+λ₂＝K_p，λ₁·λ₂＝K_I。