[發明專利]一種永磁同步電機無速度傳感器控制方法

有效

• 申請號: 202111663592.1
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114221593B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 孫海晶;李鵬;田杰;李銳;吳浩偉;孫朝暉;姜波;吳鈁;金翔;蔡凱;蔡久青;陳晶;胡德旺;汪文濤;孔祥偉;李小謙;歐陽暉;李可維;周樑;邢賀鵬;金惠峰
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: H02P21/24
• 分類號: H02P21/24;H02P21/18;H02P6/06;H02P6/34;H02P21/13
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理有限公司 11457
• 代理人: 黃云鐸

1.一種永磁同步電機無速度傳感器控制方法，其特征在于，所述永磁同步電機無速度傳感器控制方法包括低速控制方法、中高速控制方法和低速控制轉中高速控制的切換方法；

所述低速控制方法用于電機啟動至低速運行的階段，包括以下步驟：

步驟1.1預設電機電流指令值以及初始角度值；

步驟1.2將電機的目標轉速進行時間積分，再加上初始角度值，得到當前角度值，使用當前角度值生成坐標系；

步驟1.3將預設的電機電流指令值與采樣的電機電流值相減得到的差值進行閉環控制運算，獲得在當前生成的坐標系下的電機控制電壓；

步驟1.4將PI運算得到的結果在生成的坐標系下進行反park變換計算，計算結果作為電機的實際控制電壓；

所述中高速控制方法用于電機運行至中高速的階段，所述中高速運行階段為7.5Hz至50Hz；包括以下步驟：

步驟2.1電機控制目標轉速與觀測轉速的差值進行PI運算，得到的結果作為計算電機電流指令值；

步驟2.2計算指令電機電流值與采樣電機電流指令相減得到的差值進行PI運算；

步驟2.3PI運算得到的結果在觀測坐標系下進行反park變換計算，計算結果作為電機的控制電壓；

所述低速控制轉中高速控制的切換方法用于在7.5Hz切換點前后由所述低速控制方法平滑切換至所述中高速控制方法，包括以下步驟：

步驟3.1將低速控制方法生成的控制電壓在滑模觀測坐標系下進行反park變換計算，計算得到的結果作為切換后第一個控制周期的電機電壓控制指令；

步驟3.2將低速控制方法的預設電機電流指令值在生成的坐標系下進行park反變換計算；

步驟3.3將步驟3.2得到的結果在觀測坐標系下進行park正變換，得到預設指令電機電流值在觀測坐標系下的d軸分量和q軸分量；

步驟3.4將步驟3.3得到的d軸分量作為切換后的d軸計算指令電機電流值，并使其在1秒內衰減到零；步驟3.3得到的q軸分量作為切換后的q軸計算指令電機電流值。

2.根據權利要求1所述永磁同步電機無速度傳感器控制方法，其特征在于，在步驟2.3中，所述觀測坐標系由滑模觀測器進行角度觀測并通過以下步驟獲取：

步驟2.31選取滑模觀測器的第一參數k，根據當前的電機觀測速度，計算滑模觀測器第二參數m，使第二參數m與第一參數k成正比；

步驟2.32通過傳感器采樣得到的電機電流，將電流進行clark變換，得到當前的兩相靜止坐標系下的電機的電流和電壓；

步驟2.33根據第二參數m，第一參數k以及兩相靜止坐標系下的電機的電流和電壓，通過滑模觀測器狀態方程計算出兩相靜止坐標系下的擴展反電動勢，并將所有狀態變量進行更新；

步驟2.34將所述擴展反電動勢和輸入位置跟蹤器進行計算，得到電機觀測轉速，對觀測轉速積分得到電機觀測角度，將該觀測角度帶入全階滑模觀測器的狀態空間方程，并重復步驟2.33進行計算迭代，最終電機觀測轉速和角度將收斂到實際轉速和角度。

3.根據權利要求2所述永磁同步電機無速度傳感器控制方法，其特征在于，在步驟2.31中，所述第一參數k必須大于0.5倍擴展反電動勢的最大值，即：

其中，e_α和e_β分別表示電機在兩相靜止坐標系下的擴展反電動勢。

4.根據權利要求2所述永磁同步電機無速度傳感器控制方法，其特征在于，在步驟2.34中，所述位置跟蹤器模型為：

其中，表示電機觀測轉速，K_p和K_i表示位置跟蹤器的系數，和表示兩相靜止坐標系下的擴展反電動勢。