[發明專利]一種基于功角自平衡特性的開環啟動策略

在審

• 申請號: 202010541689.4
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111682824A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 董培培;柯超;曹坤
• 申請（專利權）人: 溫州長江汽車電子有限公司
• 主分類號: H02P21/34
• 分類號: H02P21/34;H02P21/24;H02P21/22;H02P21/05;H02P21/13;H02P21/00;H02P25/022
• 代理公司: 溫州共信知識產權代理有限公司 33284
• 代理人: 傅敏華

本發明涉及一種基于功角自平衡特性的開環啟動策略，將速度環、電流環處于開環條件，d軸電壓，為對齊期望電壓，q軸電壓，期望位置角°；施加一個與期望位置角相差90°方向的電壓矢量，轉子轉動到期望位置角；撤掉d軸期望電壓，進入開環啟動階段；將速度環處于開環，電流環處于閉環條件，d軸期望電流，將q軸電流加到期望最大電流，期望加速度，角速度，角度；q軸電流保持為期望最大電流，當角速度大于最小觀測速度時，開啟觀測器；q軸電流由期望最大電流減小，將觀測器觀測到的角度和角速度與期望角度和角速度對比，滿足切換閾值，進行閉環切換。本發明的開環啟動策略，解決了現有電機在低速條件時，適用性差及啟動和切換時扭矩脈動等缺陷。

技術領域

本發明涉及永磁同步電機無速度傳感器控制技術領域，尤其涉及一種基于功角自平衡特性的開環啟動策略。

背景技術

永磁電機，具有高效、功率密度大、控制性能好、維護成本低的特點，因而應用范圍廣泛，在航空航天、國防、工農業和產和日常生活等各個領域使用，逐漸成為電機驅動系統尤其是精密伺服和電動車輛應用的主力。

而在電機控制策略中，為了獲得實時準確的位置信息，一般需要安裝霍爾位置傳感器、旋轉變壓器或者光電編碼器等位置檢測裝置。這些傳感器通常具備很高的精度和響應速度，但同時也增加了系統的成本、尺寸、重量和慣量，增加了設計、連線、安裝的復雜程度，帶來電磁兼容上的問題，降低了系統的可靠性，因此在很多應用場合受到了限制。為了避免上述問題，出現了一種無位置傳感器控制技術，針對無傳感器控制策略，大部分采用反電動勢觀測算法，但是當電機在低速條件下，反電動勢較小，反電動勢觀測算法受限，使用較多的是I/F控制策略，基于該算法，一般采用兩種控制方式：

第一種為速度環處于開環條件，電流環處于閉環條件，d軸期望電流，q軸期望電流，期望加速度，那么角速度，角度，其中代表電流斜率，表示作用時間，代表加速度常數。電流斜率和加速度常數在實際使用中均需要根據負載和電機特性進行標定，同一參數在不同負載條件下，適用性較差，在啟動瞬間電機抖動嚴重，嚴重的情況下導致啟動失敗。

第二種為速度環處于開環條件，電流環處于閉環條件，d軸期望電流，q軸期望電流，期望加速度，那么角速度，角度，其中代表電流常數。電流常數和加速度常數在實際使用中均需要根據負載和電機特性進行標定，該方法相對第一種方式，啟動時電機相對比較平滑，但是在閉環切換后，需要將d軸期望電流，q軸期望電流，其中為速度閉環得到的期望電流，此時電流將發生突變，造成扭矩脈動，嚴重影響系統系能。

發明內容

本發明的目的：為了克服現有技術中所存在的，電機在低速條件時，適用性差及啟動和切換時扭矩脈動等缺陷，本發明提供了一種基于功角自平衡特性的開環啟動策略，大大減小了扭矩脈動，提高系統魯棒性。

本發明的技術方案：一種基于功角自平衡特性的開環啟動策略，包括有以下步驟，

步驟1，將速度環、電流環處于開環條件，d軸電壓，其中為對齊期望電壓，q軸電壓，期望位置角°；

步驟2，將速度環、電流環處于開環條件，d軸電壓，其中為對齊期望電壓，q軸電壓，施加一個與期望位置角相差90°方向的電壓矢量，轉子可轉動到期望位置角；

步驟3，撤掉d軸期望電壓，開始進入到開環啟動階段；

步驟4，將速度環處于開環，電流環處于閉環條件，d軸期望電流，將q軸電流增加到期望最大電流，期望加速度，角速度，角度；

步驟5，將速度環處于開環，電流環處于閉環條件，d軸期望電流，q軸電流保持為期望最大電流，期望加速度，角速度，角度，當角速度大于最小觀測速度時，開啟觀測器用于觀測角速度和角度；

步驟6，將速度環處于開環，電流環處于閉環條件，d軸期望電流，q軸電流由期望最大電流減小，期望加速度，角速度，將觀測器觀測到的角度和角速度與期望角度和角速度對比，當誤差值小于切換誤差閾值時，進行閉環切換。