[發明專利]一種基于永磁磁鏈觀測器的有限位置集無位置控制方法

有效

• 申請號: 202110385152.8
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113078851B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 林明耀;楊安晨;林克曼
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P21/13;H02P21/18;H02P21/30;H02P25/022;H02P27/08
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張恩慧

1.一種基于永磁磁鏈觀測器的有限位置集無位置控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，電流和電壓的檢測與計算：

檢測永磁電機的三相電流i_a，i_b，i_c，并經過3s/2s Clarke變換得到兩相靜止坐標系下電流i_α和i_β，檢測直流電源電壓與三相占空比，經3s/2s Clarke變換得兩相靜止坐標系下電壓u_α和u_β；

步驟2，永磁磁鏈的觀測：

取步驟1中得到的兩相靜止坐標系下電壓電流u_α、u_β、i_α、i_β與上一周期步驟3位置預測計算得到的估計位置其中第一個周期為電機初始位置θ₀，由永磁磁鏈觀測器估計出靜止坐標系下的永磁磁鏈

步驟3，估計位置與轉速的計算：

將兩相永磁磁鏈通過有限位置集無位置預測計算出估計位置并微分得到估計轉速

所述步驟3中有限位置集無位置預測算法的代價函數為：

步驟4，反饋電流的計算：

取步驟3位置預測計算得到的估計位置用于坐標變換，得到兩相旋轉坐標系下的電流i_d，i_q；

步驟5，電機無位置傳感器控制下調速運行：

給定轉速n^*與反饋轉速n做差，經PI控制器得到給定q軸電流i_q^*，給定d軸電流i_d^*為0，dq軸電流給定值與步驟4中獲得的反饋值做差，經過PI控制器輸出并經過2r/2s IPark變換計算出兩相靜止坐標系下的參考電壓u_α^*、u_β^*，最終輸出SVPWM波驅動電機轉子運動，調速運行通過改變給定轉速進行電機調速。

2.根據權利要求1所述的一種基于永磁磁鏈觀測器的有限位置集無位置控制方法，其特征在于，所述步驟1中，兩相靜止坐標系下電流i_α和i_β和兩相靜止坐標系下電壓u_α和u_β分別為：

其中S_a，S_b，S_c為控制器輸出的占空比，U_dc為直流母線電壓值。

3.根據權利要求1所述的一種基于永磁磁鏈觀測器的有限位置集無位置控制方法，其特征在于，所述步驟2中的永磁磁鏈觀測器，PI為比例加積分結構，ψ_f為永磁磁鏈，L、R為電機的相電感與相電阻參數，根據基于電壓模型和電流模型的磁鏈計算公式，磁鏈分別被表示為

電壓模型法：

電流模型法：

根據電流模型法，由已知的磁鏈估算出電流的估計值，表達式為：

將估計的電流和真實的電流做差，并通過線性補償器G反饋到電壓模型法，引入反饋后的電壓模型法的表達式變為:

代入電流模型法估算的電流值后永磁磁鏈的表達式為:

定義的G傳遞函數為:

當k_p與k_i的增益設置為k_p＝ωL,k_i＝ω²L時，估計永磁磁鏈的傳遞函數寫為:

其中ω是觀測器的截止頻率，估計永磁磁鏈的傳遞函數化簡為:

4.根據權利要求3所述的一種基于永磁磁鏈觀測器的有限位置集無位置控制方法，其特征在于，所述永磁磁鏈觀測器中ω參數取ω＝80。