[發明專利]一種新型具有動態誤差補償的永磁同步電機位置觀測方法

在審

• 申請號: 202110249690.4
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113037163A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 范平清;張琳;郭輝;馬西沛;牛曉威
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學;華域皮爾博格泵技術有限公司
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P21/00;H02P21/18;H02P21/30
• 代理公司: 北京保識知識產權代理事務所(普通合伙) 11874
• 代理人: 汪浩

1.一種新型具有動態誤差補償的永磁同步電機位置觀測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、在α-β靜止參考系中，基于等效EMF模型，建立內嵌式永磁同步電動機(IPMSM)定子電壓和電流模型，具體為：

式中，是等效EMFs，u_α，u_β是定子電壓；i_α，i_β是定子電流在α-β靜止參考系；R_s是定子電阻；L_q是q-axis電感；

S2、忽略d-軸定子電流的動態特性，則從而可將S1中提到的公式(1)簡化為

根據公式(2)，等效EMF模型的α和β分量分別為轉子位置θ′_r的正弦和余弦函數，其中θ′_r可以從正切函數tan^-1中提取；

S3、為了增強魯棒性，建立基于等效EMF模型的滑模觀測器的狀態空間方程，具體為：

式中，觀察定子電流在α-β坐標系中；l是滑膜增益；sign是開關函數；

S4、由公式(1)減去公式(3)，得到等效EMF模型的當前誤差狀態空間方程，具體為：

式中，

S5、定義Lyapunov候選函數為：

對公式(5)進行求導，計算得出狀態變量的全局漸近穩定性，具體公式為：

計算得出，滑模增益的范圍為

S6、當系統軌跡到達滑動面時，觀測電流收斂到實際電流。然后通過低通濾波器從滑模高頻開關信號中提取等效電動勢，即等效控制函數，轉子位置可以得到：

S7、提高轉子位置觀測的動態精度，補償簡化模型觀察到的轉子位置θ_r′與實際位置θ_r之間將存在動態誤差角對等效EMF模型公式進行轉化。

S8、θ_r′是θ_r與之間的差值，可以通過滑膜觀測器得到，ω_r是θ_r的導數，也是θ_r的函數，使用Park變換對S7中所得的公式進行處理，將i_d轉換成θ_r的函數；

S9、當θ_r和θ_r′之間有誤差時，實際觀測值θ_r′可以通過PI調節器自動追蹤，利用的變化特性，對調節器的參數進行調整，以達到最好的跟蹤效果。

2.根據權利要求1所述的一種新型具有動態誤差補償的永磁同步電機位置觀測方法，其特征在于，所述S1中提到的等效EMF模型為：

式中，p是導數算子；是d-軸定子電流；是轉子電氣角度；L_d是d-軸的電感；ω_r是動子電角速度；ψ_f是永磁磁通

3.根據權利要求1所述的一種新型具有動態誤差補償的永磁同步電機位置觀測方法，其特征在于，所述S7中提到的轉化后的等效EMF模型公式為：

式中，是等效電動勢的振幅。

4.根據權利要求1或3所述的一種新型具有動態誤差補償的永磁同步電機位置觀測方法，其特征在于，根據所述S8中所述方法對步驟(9)進行處理，轉化后的公式為：

式中，