[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

本發明公開了一種基于永磁磁鏈觀測器的有限位置集無位置控制方法，基于用電流模型的磁鏈計算方法改進了電壓模型法的磁鏈觀測器，以獲得更精確的磁鏈用于有限位置集無位置估算。將某一時刻的轉子位置離散出多個位置信息，結合永磁磁鏈觀測器和設計的磁鏈代價函數計算評估磁鏈準確提取實際轉子位置。改進的永磁磁鏈觀測器具有較高的抗干擾能力，在存在干擾情況下，也能較為精確的估計出兩相永磁磁鏈，通過合理設計的磁鏈代價函數能估計出高精度、穩定性好的位置信息，且免去了PI控制器。采用基于永磁磁鏈觀測器的有限位置集無位置控制方法，能夠提高無位置系統的精度和魯棒性，確保了永磁電機無位置傳感器的穩定運行。

技術領域

本發明涉及永磁電機領域，具體的是一種基于永磁磁鏈觀測器的有限位置集無位置控制方法。

背景技術

永磁電機結構簡單，效率高，應用范圍廣泛。永磁電機需要位置反饋來進行有效的控制，然而，位置傳感器的安裝、維護與維修都會增加成本。在一些特殊的情況下，甚至不允許安裝位置傳感器。因此無位置傳感器控制具有十分重要的意義。無位置傳感器通常通過從包含位置信息的反電動勢或磁鏈求取，反電勢或者磁鏈計算的精度會直接影響無位置的精度。傳統的無位置通常將兩相反電勢或磁鏈通過鎖相環提取出位置和轉速，其中包含了需要手動調節的PI參數，而有限位置集無位置算法無需設置參數且精度更高。因此，通過磁鏈觀測器和有限位置集無位置算法獲取位置信息具有重要的意義。

如今比較成熟的磁鏈計算方法主要有電壓模型法和電流模型法。電壓模型法由于直流偏置容易導致積分飽和問題，電流模型法依賴電機參數容易受到干擾，而采用永磁磁鏈觀測器獲取永磁磁鏈提高了永磁磁鏈估計的精度和魯棒性，避免了傳統方法存在的問題。

發明內容

為解決上述背景技術中提到的不足，本發明的目的在于提供一種基于永磁磁鏈觀測器的有限位置集無位置控制方法，本發明通過永磁磁鏈觀測器準確、迅速地估計出永磁磁鏈，并對影響磁鏈估計精度的干擾有較強的抵抗能力，從而給有限位置集無位置算法提供更精確的磁鏈以獲取位置信息。有限位置集無位置算法精度高、無需參數，能夠實現永磁電機無位置可靠運行，避免了使用位置傳感器帶來的問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種基于永磁磁鏈觀測器的有限位置集無位置控制方法，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

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：