[發(fā)明專利]一種永磁同步電機(jī)在低速運(yùn)行下位置和速度估算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611147416.1
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN108462421A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳勇;蒙慶陽
• 申請（專利權(quán)）人: 成都阜特科技股份有限公司
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明一種永磁同步電機(jī)在低速運(yùn)行下位置和速度估算方法具有很強(qiáng)的自穩(wěn)定性，使得永磁同步電機(jī)即使在不同負(fù)載下也能順利完成起動(dòng)工作，在起動(dòng)過程中，若電機(jī)負(fù)載增大，則電機(jī)轉(zhuǎn)速加速度降低，實(shí)際dq軸與設(shè)定dq軸的角度差減小，產(chǎn)生的更大電磁轉(zhuǎn)矩使系統(tǒng)達(dá)到新的平衡；若電機(jī)負(fù)載減小時(shí)，實(shí)際dq軸與設(shè)定dq軸的角度差增大，造成電機(jī)輸出的電磁轉(zhuǎn)矩減小，系統(tǒng)達(dá)到另一穩(wěn)態(tài)，同時(shí)本發(fā)明克服了在低速情況下，反電動(dòng)勢信號弱，噪聲大，滑模估算誤差大，甚至無法用滑模來做控制技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁同步電機(jī)在低速運(yùn)行下位置和速度估算方法。

背景技術(shù)

對于永磁同步電機(jī)(PMSM)而言，常用的矢量控制方式為id＝0的控制方式，即控制d軸電流為0，用q軸電流來代表轉(zhuǎn)矩電流。對永磁同步電機(jī)來說，當(dāng)電機(jī)電流主要集中在q軸上時(shí)，由電感飽和效應(yīng)引起的電樞電感變化基本可以忽略不計(jì)。而中高轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)子電阻的變化和逆變器的非線性因素對轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度的影響基本可以忽略不計(jì)，因此，在中高轉(zhuǎn)速下，對id＝0控制方式的永磁同步電機(jī)而言，基于反電動(dòng)勢法的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)具有較好的性能。

而在低速條件下，存在反電動(dòng)勢信號信噪比低、反電動(dòng)勢不易提取、轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度較差。因此，需要額外的啟動(dòng)技術(shù)將電機(jī)從靜止升至一定轉(zhuǎn)速，并能夠?qū)崿F(xiàn)從外同步起動(dòng)到無位置傳感器矢量控制的平穩(wěn)切換。雖然傳統(tǒng)的V/F控制啟動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)施，但是起動(dòng)過程中，電流不可控，易造成較大的電流尖峰和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述背景技術(shù)存在的缺陷，提供一種永磁同步電機(jī)在低速運(yùn)行下位置和速度估算方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種永磁同步電機(jī)在低速運(yùn)行下位置和速度估算方法，該方法適用于面貼式永磁同步電機(jī)，包括：

步驟1，獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子的初始位置角θ₀，在開環(huán)控制模式情況下，給電機(jī)轉(zhuǎn)子一個(gè)恒定矢量I_q，在時(shí)間T內(nèi)，使電機(jī)轉(zhuǎn)子在初始位置θ₀基礎(chǔ)上勻加速度旋轉(zhuǎn)電角度地達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速v₀并保持電機(jī)轉(zhuǎn)子在設(shè)定轉(zhuǎn)速v₀運(yùn)行時(shí)間T₂，且設(shè)定轉(zhuǎn)速v₀要滿足能被滑模觀測器正常 估算；

步驟2，在無切換函數(shù)的情況下，直接切換到無傳感器閉環(huán)控制模式，利用信號采集模塊獲取電流A相和B相電流I_a和I_b，通過滑模觀測器計(jì)算反向電動(dòng)勢e_α及e_β；

步驟3，利用獲得的反向電動(dòng)勢e_α及e_β，并通過估算電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置角

步驟4，在估算獲得的位置角的基礎(chǔ)上，通過一與轉(zhuǎn)速相關(guān)的角度補(bǔ)償函數(shù)計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算值

步驟5，利用獲得的并對作微分以獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子速度v。

進(jìn)一步地，電機(jī)轉(zhuǎn)子按照每時(shí)間T₁內(nèi)增加Δθ的速度逐步增加到設(shè)定轉(zhuǎn)速v₀，且時(shí)間T為時(shí)間T₁的整數(shù)倍，設(shè)定速度v₀為滑膜觀測器能夠正常估算的速度，在時(shí)間T₂內(nèi)需確保電機(jī)轉(zhuǎn)速趨于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)或達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

進(jìn)一步地，通過角度補(bǔ)償函數(shù)θ₁＝vk對電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行角度補(bǔ)償，其中，θ₁為補(bǔ)償角度，v為預(yù)設(shè)給定速度，k為角度補(bǔ)償系數(shù)。

進(jìn)一步地，角度補(bǔ)償系數(shù)k的取值范圍為0.001至0.004之間。