[發(fā)明專利]一種基于分段閾值的永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110790676.5
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113644848B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張榮標(biāo);楊銘剛;張業(yè)成
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: H02P6/182
• 分類號: H02P6/182;H02P6/18;H02P21/18;H02P21/00;H02P21/13;H02P21/22;H02P21/28;H02P25/026
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開電機(jī)控制領(lǐng)域中的一種基于分段閾值的永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制方法，對當(dāng)前速度進(jìn)行分段處理，結(jié)合加速度和轉(zhuǎn)換時(shí)間，判斷出永磁同步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，在靜止啟動(dòng)或低速運(yùn)行狀態(tài)時(shí)采用高頻方波電壓信號注入法，在中速或高速運(yùn)行狀態(tài)時(shí)采用限幅平均濾波觀測法，通過將高頻方波電壓信號注入法與限幅平均濾波觀測法相結(jié)合，不僅解決在靜止啟動(dòng)、低速時(shí)反電動(dòng)勢法無法估算的問題，還解決中高速時(shí)高頻方波電壓信號注入法誤差大的問題；采用傅里葉分解方法，將高頻電流響應(yīng)分解為正弦基波及高次諧波，有效地減小采樣延遲等因素的影響；通過定子電流的誤差來重構(gòu)反電動(dòng)勢，采用限幅平均濾波代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低通濾波法，減少相位滯后。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是永磁同步電機(jī)的無位置傳感器控制方法，應(yīng)用于高性能機(jī)床控制、位置控制以及汽車傳動(dòng)等。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快、運(yùn)行效率高、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，永磁同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由電機(jī)、逆變器、控制器和傳感器等幾個(gè)部分構(gòu)成，其中任何一個(gè)部分發(fā)生故障都可能對運(yùn)行造成影響。為了降低故障，實(shí)現(xiàn)高性能的現(xiàn)場控制，準(zhǔn)確捕獲轉(zhuǎn)子位置信息是必不可少的。永磁同步電機(jī)一般通過安裝位置傳感器獲取實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)子位置信息，完成對永磁同步電機(jī)的矢量控制。但是位置傳感器對環(huán)境具有很強(qiáng)的敏感性，容易發(fā)生故障。有故障的位置傳感器會造成電機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定、甚至失控。所以在故障狀態(tài)下用無位置傳感器控制代替位置傳感器就顯得十分重要。

中國專利申請?zhí)枮?01911063202.X的文獻(xiàn)公開了一種永磁同步電機(jī)在中高速狀態(tài)下的無位置傳感器控制方法，主要利用滑?？刂评碚?，通過對反電動(dòng)勢值估算，對永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行位置估計(jì)，從而完成無位置傳感器控制。但是這種控制方法在永磁同步電機(jī)靜止啟動(dòng)或低速時(shí)，由于反電動(dòng)勢太小無法估算，所以不能使用。為解決這一問題，中國專利申請?zhí)枮?01610954686.7的文獻(xiàn)公開了一種永磁同步電機(jī)在低速狀態(tài)下的無位置傳感器控制方法，主要利用信號疊加原理，通過向電機(jī)中注入高頻正弦電壓信號進(jìn)行位置檢測，從而完成永磁同步電機(jī)低速時(shí)無位置傳感器控制。但是該方法對采樣點(diǎn)的準(zhǔn)確度要求很高，當(dāng)采樣點(diǎn)受到影響發(fā)生偏移時(shí)，將會產(chǎn)生誤差，并且要計(jì)算差分電流，會有采樣延遲等因素的影響。中國專利申請?zhí)枮?01410625883.5的文獻(xiàn)公開了一種永磁同步電機(jī)在中高速狀態(tài)下的無位置傳感器控制方法，主要利用電流角度檢測法，通過檢測旋轉(zhuǎn)軸的電流角度誤差來判斷出永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)位置，從而完成對永磁同步電機(jī)的無位置傳感器控制。但是該方法需要低通濾波，有一定的相位滯后，得到的結(jié)果需要補(bǔ)償并且過程復(fù)雜，系統(tǒng)運(yùn)行響應(yīng)速度慢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制技術(shù)存在的上述問題，提出一種永磁同步電機(jī)在任意速度下的基于分段閾值的無位置傳感器控制方法。在永磁同步電機(jī)靜止啟動(dòng)或低速時(shí)，采用不需要計(jì)算差分電流的高頻方波電壓信號注入法進(jìn)行無位置傳感器控制；在永磁同步電機(jī)中高速時(shí)，采用不需要進(jìn)行角度補(bǔ)償?shù)南薹骄鶠V波觀測法進(jìn)行無位置傳感器控制。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種基于分段閾值的永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制方法采用的技術(shù)方案是包括以下步驟：

步驟1)采集并計(jì)算出永磁同步電機(jī)的當(dāng)前速度V與加速度a，對當(dāng)前速度V進(jìn)行分段處理，當(dāng)0≤V≤V_m*30％為第一階段，當(dāng)V_m*30％VV_額為第二階段，計(jì)算出兩個(gè)階段的轉(zhuǎn)換時(shí)間V_m是永磁同步電機(jī)的額定速度；

步驟2)結(jié)合加速度a和轉(zhuǎn)換時(shí)間t_m，判斷出永磁同步電機(jī)在靜止啟動(dòng)、低速、中速或高速這四種運(yùn)行狀態(tài)；

步驟3)當(dāng)永磁同步電機(jī)在靜止啟動(dòng)或低速運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，采用高頻方波電壓信號注入法控制永磁同步電機(jī)；當(dāng)永磁同步電機(jī)在中速或高速運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，采用限幅平均濾波觀測法控制永磁同步電機(jī)。