[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

本發明提供了一種永磁同步電機無速度傳感器的控制方法，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；低速控制方法用于電機啟動至低速運行的階段，中高速控制方法用于電機運行至中高速的階段，低速控制轉中高速控制的切換方法用于在7.5Hz切換點前后由低速控制方法平滑切換至中高速控制方法，使得電機在全頻段范圍內有更為平滑的調速過程。本發明提供的控制方法使滑模觀測器在轉速變化的情況下仍保持一致的收斂特性。

技術領域

本發明涉及電機參數調整技術領域，特別涉及一種永磁同步電機無速度傳感器控制方法。

背景技術

隨著船舶動力系統的發展，永磁同步電機在船舶電力拖動領域中的使用日益廣泛。受制于安裝環境條件等因素的限制，旋轉編碼器及光電編碼器等速度測量裝置的安裝難度較大，因此艦船用永磁同步電機多采用無速度傳感器的控制方式。在低頻段一般使用速度開環的I/f控制方法，在中高頻段一般使用基于滑模觀測器的矢量定向控制方法。在低頻段至中高頻段的切換前后，兩種控制方法的不同導致電機的驅動電壓產生突變，電機出現抖動、卡轉等現象。

發明內容

本發明提出一種使得切換前后電機的控制參數實現平滑地切換，從而避免兩種控制方式切換導致的電機抖動的永磁同步電機無速度傳感器控制方法。

本發明旨在提供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。

更進一步地，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：