[發(fā)明專利]一種滑模觀測方法及一種PMSM無傳感器控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010949300.X
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112072975A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉紅俐;張正;朱其新;王嘉祺;金雨昇;黃旭;牛雪梅
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州科技大學(xué)
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/14;H02P21/13;H02P21/18;H02P21/22;H02P21/24;H02P27/12;H02P25/026;H02P6/34;H02P6/182
• 代理公司: 蘇州隆恒知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32366
• 代理人: 張佩璇

1.一種滑模觀測方法，其特征在于，依次包括如下步驟：電流觀測、Sigmoid函數(shù)計算、卡爾曼濾波、轉(zhuǎn)子位置鎖相環(huán)以及分段線性補償，

所述電流觀測是觀測電流；

所述Sigmoid函數(shù)計算是基于觀測電流得到的α-β軸分量i_α^*、i_β^*得到反電動勢信號e_α、e_β；

所述卡爾曼濾波是消除一階低通濾波器中獲得的反電動勢信號e_α和e_β中的擾動，得到反電勢估算值E_α^*、E_β^*，根據(jù)所述反電勢估算值E_α^*、E_β^*可求得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角估算值θ₁^*和速度估算值ω_e^*：

所述轉(zhuǎn)子位置鎖相環(huán)是實現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速對估算值θ₁^*的自動跟蹤；

所述分段線性補償是將電機轉(zhuǎn)子角度補償劃分為若干段，每一段均為線性補償，且每一段均具有恒定的相位補償分量值和斜率，從而得到相位角補償值Δθ。

2.如權(quán)利要求1所述的滑模觀測方法，其特征在于，所述電流觀測的數(shù)學(xué)模型如下：

其中，i_α、i_β分別是α軸和β軸電流，u_α、u_β分別是定子電壓在α軸和β軸的分量，L為定子電感，R為定子電阻，k₁是滑模觀測增益，H是所述Sigmoid函數(shù)。

3.如權(quán)利要求2所述的滑模觀測方法，其特征在于，所述Sigmoid函數(shù)計算的表達式為：

其中，a是所述Sigmoid函數(shù)的斜率，a為正常數(shù)。

4.如權(quán)利要求3所述的滑模觀測方法，其特征在于，根據(jù)所述電流觀測的數(shù)學(xué)模型以及PMSM系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可得到電流誤差方程：

定義滑模面其中，因此，可得到系統(tǒng)的狀態(tài)方程：

當(dāng)估計誤差的軌跡到達了切換面時，S＝0，電流的觀測值收斂于電流的實際值，即i_α^*＝i_α和i_β^*＝i_β，于是可得：

5.如權(quán)利要求4所述的滑模觀測方法，其特征在于，所述卡爾曼濾波的狀態(tài)方程為：

其中，ω_e^*是轉(zhuǎn)子角度估算值。

6.如權(quán)利要求1所述的滑模觀測方法，其特征在于，根據(jù)所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角估算值θ₁^*的計算公式可得：

計算出電角度：

θ₁^*是通過所述轉(zhuǎn)子位置鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)后得到的位置估計值，

通過PI控制器的不斷調(diào)節(jié)，當(dāng)時，實現(xiàn)對θ₁^*的自動跟蹤。

7.如權(quán)利要求1所述的滑模觀測方法，其特征在于，所述電機轉(zhuǎn)子角度補償分為四段，每段區(qū)間及其對應(yīng)的相位角補償值Δθ如下：

電機轉(zhuǎn)速100～200rad/s時，補償角度Δθ為0.206ω+19.06度；

電機轉(zhuǎn)速200～400rad/s時，補償角度Δθ為0.08375ω+43.51度；

電機轉(zhuǎn)速400～600rad/s時，補償角度Δθ為0.0434ω+59.65度；

電機轉(zhuǎn)速600～800rad/s時，補償角度Δθ為0.0061ω+82.06度；

其中，ω為電機轉(zhuǎn)速。