[發明專利]一種基于旋轉高頻注入法的無速度傳感器控制方法

有效

• 申請號: 201710008282.3
• 申請日: 2017-01-05
• 公開（公告）號: CN106788054B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 張海剛;胡添添;張磊;王步來;葉銀忠;華容;錢平;萬衡;徐兵;盧建寧;儲雷;楊俊;童中祥
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P21/00;H02P21/26;H02P27/12
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明公開了一種基于旋轉高頻注入法的無速度傳感器控制方法，在轉子角度和轉速的估算中，高頻信號注入法尤其適合零速和低速，同時采用模糊控制器替代傳統PI速度調節器。在永磁同步電機矢量控制系統中，由于傳統的PI調節器延時明顯，自適應能力不高等因素，而模糊控制的魯棒性強，干擾和參數變化對控制效果的影響被大大減弱，尤其適合于非線性、時變及純滯后系統的控制，模糊控制是基于啟發性的知識及語言決策規則設計的，這有利于模擬人工控制的過程和方法，增強控制系統的適應能力，具有一定的智能水平，對那些數學模型難以獲取、動態特性不易掌握或變化非常顯著的對象非常適用。

技術領域

本發明涉及無速度傳感器測速技術領域，具體涉及一種基于旋轉高頻注入法的無速度傳感器控制方法。

背景技術

永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor，簡稱PMSM)具有功率密度高、能量轉換效率高、調速范圍廣、體積小、重量輕等優點，在工業、民用、軍事等領域得到廣泛的應用。

永磁同步電機的控制需要獲得電機轉子的位置和速度信息，目前應用比較普遍的位置傳感器包括光電編碼器、旋轉變壓器等裝置，而這些裝置的使用不但增加了系統的體積和成本，降低了系統的可靠性，也限制了永磁同步電機在特殊環境下的應用，為解決機械傳感器帶來的諸多缺陷，無傳感器控制技術的研究已成為國內外的研究熱點，并取得了一定成果，但還存在許多問題。最重要的是目前還沒有一種單一的無傳感器技術能夠適用于在各種運行條件下有效地控制電機。現有技術中，或適用于低速運行，或適用于高速運行，或受電機參數影響較大，或計算量很大、結構復雜，或穩定性不是很好。

在電機速度檢測過程中，機械傳感器存在很多難以解決的缺點。如：在一些特殊的工作環境下(高溫，高壓)，其提供的信息精度不值得信賴；同時使用機械傳感器使電機控制系統成本的增加、維護困難等。此外，因為常規PI控制器一般都會存在一個問題——積分飽和。所謂積分飽和，是指系統存在一個方向的偏差時，PI控制器的積分環節不斷累加，最終到達控制器的限幅值，即使繼續積分作用，控制器輸出不變，所以出現了積分飽和。一旦系統出現反向偏差，控制器反向積分，控制器輸出逐漸從飽和區退出，退出的時間與之間積分飽和的深度有關。但是，在退飽和的時間內，控制器輸出還是在限幅值，此時容易出現調節滯后，導致系統性能變差。

發明內容

為了克服現有的基于無速度傳感器的永磁同步電機的轉子角度、轉速估計方法存在的原理復雜、計算量大以及積分飽和的問題，現在特別提出一種具有較高動態性能且易于工程實現的一種基于旋轉高頻注入法的無速度傳感器控制方法，通過模糊控制器調整PI調節器的比例積分系數，以使PI調節器能在電機很寬的速度范圍內都具有良好的動穩態性能。

為了達到上述發明目的，解決其技術問題所采用的技術方案如下：

一種基于旋轉高頻注入法的無速度傳感器控制方法，包括以下步驟：

步驟1：交流永磁同步電機檢測輸出三相電流i_a、i_b和i_c；

步驟2：三相電流i_a、i_b和i_c經過Clark變換，輸出兩相靜止直角坐標系α-β下的兩相定子電流i_α和i_β；

步驟3：兩相定子電流i_α和i_β經過Park變換，輸出兩相同步旋轉坐標系d-q 下的兩相電流i_d和i_q；

步驟4：將轉子參數估算模塊內的全維觀測器中估算出轉子轉速的估計值乘以一常數得到估算的轉子轉速n，并將估算的轉子轉速n與實際的轉子轉速 n*進行作差，差值通過模糊控制器PI調節后輸出參考轉矩