[發(fā)明專利]一種基于多參數(shù)識(shí)別的永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器矢量控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910235053.4
• 申請(qǐng)日: 2019-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110011587A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周凱;任浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/14
• 分類號(hào): H02P21/14;H02P21/28
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 楊樂(lè)

一種基于多參數(shù)識(shí)別的永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器矢量控制方法，屬于電機(jī)控制領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器矢量控制方法存在穩(wěn)定性差、精度低、低速運(yùn)行時(shí)參數(shù)敏感的問(wèn)題。本發(fā)明建立前饋電壓估計(jì)模型和參數(shù)識(shí)別模型，定子參考電壓、轉(zhuǎn)矩電流分量和勵(lì)磁電流分量送至參數(shù)識(shí)別模型中得到定子電阻估計(jì)值和轉(zhuǎn)子磁鏈估計(jì)值，將其送入前饋電壓估計(jì)模型中；本發(fā)明可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性并克服低速運(yùn)行時(shí)參數(shù)敏感的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

一種同步電機(jī)矢量控制方法，屬于永磁同步電機(jī)控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于多參數(shù)識(shí)別的永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器矢量控制方法。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)(PMSM)具有體積小、效率高、可靠性好等諸多特點(diǎn)，在各種高性能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。永磁同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)需要傳感器檢測(cè)電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)子的磁極位置，傳感器的存在增加了成本及系統(tǒng)的復(fù)雜性，為了克服傳統(tǒng)傳感器給控制系統(tǒng)帶來(lái)的不利影響，研究一種無(wú)需傳感器的控制方法已經(jīng)成為當(dāng)前永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。無(wú)傳感器控制技術(shù)是指在電機(jī)控制系統(tǒng)中除去位置和速度傳感器，利用電機(jī)繞組中的相關(guān)變量，如定子電流、定子電壓等，估算出轉(zhuǎn)子的位置和速度，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制。無(wú)傳感器控制技術(shù)的研究在高速電機(jī)、微型電機(jī)、航空航天、水下機(jī)器人等一些場(chǎng)合都有重要的意義。

傳統(tǒng)的無(wú)傳感器控制方法有高頻信號(hào)注入法、滑模觀測(cè)器方法、擴(kuò)展卡爾曼濾波器方法、模型參考自適應(yīng)方法等。高頻信號(hào)注入法的原理是利用電動(dòng)機(jī)的凸極效應(yīng)，通過(guò)向電動(dòng)機(jī)定子繞組中施加高頻電壓/電流信號(hào)，檢測(cè)相應(yīng)定子電壓/電流的幅值，但只適用于低速無(wú)傳感器控制，對(duì)于無(wú)凸極效應(yīng)的PMSM控制效果并不理想。滑模觀測(cè)器法是把狀態(tài)觀測(cè)器中的控制回路修改為滑模變結(jié)構(gòu)的形式，但滑模變結(jié)構(gòu)在本質(zhì)上是不連續(xù)的開(kāi)關(guān)控制，因此會(huì)引發(fā)系統(tǒng)的抖動(dòng)，這對(duì)于矢量控制在低速運(yùn)行時(shí)是不利的，將會(huì)引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。擴(kuò)展卡爾曼濾波器可以從隨機(jī)噪聲信號(hào)中得到最優(yōu)觀測(cè)，但它的算法復(fù)雜，需要進(jìn)行矩陣求逆運(yùn)算，計(jì)算量大。模型參考自適應(yīng)法是一種基于基波勵(lì)磁估算轉(zhuǎn)子位置和速度的方法，但是模型參考自適應(yīng)法對(duì)參考模型的參數(shù)比較敏感，可調(diào)模型不能嚴(yán)格跟蹤參考模型，使得調(diào)速性能變差。無(wú)傳感器控制技術(shù)已經(jīng)成為交流傳動(dòng)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方向，提高永磁同步電動(dòng)機(jī)無(wú)傳感器控制系統(tǒng)的性能具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N基于多參數(shù)識(shí)別的永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器矢量控制方法，保證電機(jī)模型中使用的各項(xiàng)參數(shù)的準(zhǔn)確性，提高了轉(zhuǎn)速(位置)辨識(shí)的精度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性并克服低速運(yùn)行時(shí)參數(shù)敏感的問(wèn)題

本發(fā)明的一種基于多參數(shù)識(shí)別的永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器矢量控制方法，建立前饋電壓估計(jì)模型和參數(shù)識(shí)別模型，將PI控制器產(chǎn)生的d軸電流給定和轉(zhuǎn)子電角速度送至前饋電壓估計(jì)模型中得到定子參考電壓，定子參考電壓、轉(zhuǎn)矩電流分量和勵(lì)磁電流分量送至參數(shù)識(shí)別模型中得到定子電阻估計(jì)值和轉(zhuǎn)子磁鏈估計(jì)值，得到的定子電阻估計(jì)值和轉(zhuǎn)子磁鏈估計(jì)值反饋送入前饋電壓估計(jì)模型中。

進(jìn)一步的所述參數(shù)識(shí)別模型包括參考模型、估計(jì)模型和可調(diào)模型，所述參考模型得到定子電流參考值，估計(jì)模型得到定子電流的估計(jì)值，定子電流參考值和定子電流估計(jì)值作為可調(diào)模型輸入，經(jīng)可調(diào)模型進(jìn)行誤差校正后得到定子電阻估計(jì)值和轉(zhuǎn)子磁鏈估計(jì)值。

進(jìn)一步的，所述參考模型為：

進(jìn)一步的，所述估計(jì)模型為：

式中：和表示估計(jì)的定子電阻和轉(zhuǎn)子磁鏈，和表示估計(jì)的q軸和d軸電流，G為觀測(cè)器的增益矩陣，G1和G2為增益矩陣G的系數(shù)，Δu為PI控制器產(chǎn)生的d軸電流給定。

進(jìn)一步的，所述可調(diào)模型為：