[發明專利]永磁同步電機轉子位置角度的控制方法及控制系統

在審

• 申請號: 201810196291.4
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108242903A
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 魏振;趙武玲;趙楠;彭樹文;高亞男;姚廣;任祥正;岳金磊;張楠
• 申請（專利權）人: 核工業理化工程研究院
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/18;H02P6/182
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 周慶路

1.一種永磁同步電機轉子位置角度的控制方法，其特征在于，建立滑模模型，得到位置角估計方程

式中為估算的電機α、β軸反電勢；

z_a,z_β為α、β軸滑模等效控制函數；

為估算的電機轉子位置角；

ω_c為低通濾波器的截止頻率。

2.如權利要求1所述的控制方法，其特征在于，還包括對上述位置角進行偏移角補償的步驟，所述的偏移角計算方法為采用速度參考值ω^*代替實際速度ω，截止頻率ω_c選擇速度參考值ω^*的N倍。

3.如權利要求2所述的控制方法，其特征在于，若速度參考值ω^*遠大于當前速度ω，采用分段策略逐步使當前速度ω接近速度參考值ω^*；使速度參考值與當前速度值保持一定差值，直到與最終參考值ω^*一致。

4.如權利要求3所述的控制方法，其特征在于，永磁同步電機采用無傳感器控制方式時，當電機轉速達到一定轉速ω_q時，需要切換到轉速電流雙閉環的方式，在控制方式切換前，濾波器截止頻率固定為切換速度ω_q的N倍。

5.如權利要求2所述的控制方法，其特征在于，轉速達到其額定轉速20％以上時再進行所述的偏移角補償。

6.如權利要求1所述的控制方法，其特征在于，PMSM在α-β坐標系下的電壓方程表示為：

式中i_s為定子電流，i_s＝(i_α,i_β)^T；

u_s為定子電壓，u_s＝(u_α,u_β)^T；

E_s為電機反電動勢，E_s＝(E_α,E_β)^T；

A為系數矩陣，A＝(-R_s/L_s)I；

B為系數矩陣，B＝(1/L_s)I；

I為單位矩陣；

R_s為定子電阻；

L_s為定子電感；

由于PMSM的電氣時間常數非常小，把反電勢看成系統的擾動量，得到的滑模觀測器方程如下：

式中為定子電流估計值，

K為K＝k.I，其中k為滑模增益；

式(1)、(2)相減便可獲得電機的電流觀測誤差方程:

式中為滑模平面；

如果滿足條件s^T.s＜0，則觀測器將進入滑模狀態，此時有定義等效控制：

為保證式(4)的收斂性，滑模增益k需滿足k＞max(|e_α|,|e_β|)；

由于Z變量中含有反電動勢信息，對其濾波后再反正切變換便可獲得位置角的估計值。

7.一種實現如權利要求1-6任一項所述的永磁同步電機轉子位置角度的控制系統，其特征在于：包括整流橋、逆變橋、PWM驅動模塊，控制板，輸出與控制板電連接的用以檢測整流橋輸出電壓的直流電壓檢測電路，輸出與控制板電連接的用以檢測永磁同步電機定子電流的電流檢測電路，以及與所述的直流電壓檢測電路的輸出及電流檢測電路的輸出連接的保護電路，所述的保護電路的輸出分別與控制板和PWM驅動模塊連接。

8.根據權利要求7所述的一種永磁同步電機轉子位置角度的控制系統，其特征在于：所述的整流橋的正極輸出串接充電電阻后接入三相逆變橋的輸入端，在所述的充電電阻上并接有直流接觸器，所述的直流接觸器由控制板驅動導通或斷開。