[發明專利]基于新型擾動觀測器的永磁直線電機無位置傳感器控制方法

有效

• 申請號: 201710145054.0
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106911280B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 趙文祥;矯帥;邱先群;吳彬玉;陳前;許德志;胡德水
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02P21/24
• 分類號: H02P21/24;H02P21/18;H02P21/13;H02P21/34;H02P25/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于擾動觀測器的永磁直線電機無位置傳感器控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，電流和電壓的檢測和計算：檢測永磁直線電機的三相電流i_a，i_b，i_c，并經過3s/2s Clark變換得到兩相靜止坐標系下電流i_α和i_β，檢測直流電源電壓與三相占空比，經3s/2s Clark變換得兩相靜止坐標系下電壓u_α和u_β；

步驟2，永磁直線電機的啟動：兩開關置于1觸點，系統處于啟動階段，此階段下，函數發生器給定恒定頻率的角度，供坐標變換使用，i_α和i_β經2s/2r Park變換得到兩相旋轉坐標系下的電流i_d和i_q；i_d參考值為0，i_q參考值為一恰當正值，分別與反饋的i_d，i_q做差，經過PI控制器輸出參考電壓u_d，u_q；u_d，u_q經過2r/2s Park^-1坐標變換后得到u_α，u_β的參考值，最終輸出SVPWM波驅電機動子運動；

步驟3，反電勢的觀測：取i_α、i_β；取直流母線電壓和三相占空比求解得到u_α、u_β，擾動觀測器估計出靜止坐標系下的反電勢

步驟4，估計位置與速度的計算：送入鎖相環模塊求解出估計速度，與估計反電勢的相位，補償模塊對相位補償后輸出估計位置；

步驟5，電機無位置傳感器控制下調速運行：兩開關切換置于2觸點，系統處于調速階段，該工作模式下參考速度與估計速度做差，經PI控制器得到i_q參考值；設置i_d參考值為0，i_d，i_q參考值分別與反饋值做差，經過PI控制器輸出參考電壓u_d，u_q，u_d，u_q經過坐標變換后得到u_α，u_β，最終輸出SVPWM波驅電機動子運動，調速階段可通過改變參考速度進行電機調速；

所述步驟3中擾動觀測器的設計如下：

擾動觀測器擾動量與輸入之間的傳遞函數為：

其中，G₀、G₁為比例加積分結構，L為電感、R為電阻；當G₁，G₂滿足

G₁＝-(Ls+R)G₂

擾動觀測器擾動量與輸入之間的傳遞函數為可寫作

根據擾動觀測器擾動量與輸入之間的傳遞函數可知，當某一變量y與u₁，u₂存在

y＝u₁-(Ls+R)u₂

的擾動觀測器可用于估計此變量y，且估計傳遞函數為

只需設置G₀、G₁的參數即可改變此傳遞函數，靈活的調整零極點。

2.根據權利要求1所述的基于擾動觀測器的永磁直線電機無位置傳感器控制方法，其特征在于：所述步驟2的啟動過程中：

兩開關置于1觸點，系統處于啟動階段，函數發生器產生固定頻率的給定角度；此時，設定i_q*為某一恰當的正數，設定i_d*為零；上述情況下，轉速環被屏蔽，電流環的坐標變換角度由給定角度提供；如此產生了旋轉的i_q，又因為控制i_d＝0，故電流為等幅值等角頻率旋轉的矢量，在直線電機中表現為感應出等速度平移的磁場，動子在變化的磁場中受力，最終動子可從靜止逐漸達到某一速度；所述i_q*應選取為適合給定角度下啟動的盡可能小值。