[發明專利]一種永磁同步電機的無位置傳感器控制方法

在審

• 申請號: 202210737912.1
• 申請日: 2022-06-23
• 公開（公告）號: CN114938170A
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 蔡蔚;王進國;李效賓
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/13;H02P21/24;H02P25/022
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 楊紅娟

本發明公開了一種永磁同步電機的無位置傳感器控制方法，涉及永磁同步電機的無位置傳感器控制領域。本發明為了解決現有技術中的系統控制動態響應速度慢，無位置傳感器轉子位置精度低的問題。本發明包括將模糊控制理論引入滑模控制中，系統狀態變量的趨近速度隨著與滑模面距離的變化而變化，系統采用模型參考自適應無傳感控制方式；然后通過設計模糊規則輸出切換增益k，根據所述切換增益k自整定系統切換增益，削弱了系統的抖振問題，進而得到電機的轉速。本發明提高了控制系統的性能，提高了系統的動態響應速度，實現系統的無超調啟動。

技術領域

本發明涉及永磁同步電機的無位置傳感器控制領域，尤其涉及一種永磁同步電機的無位置傳感器控制方法。

背景技術

由于PMSM多變量、強耦合、參數攝動等非線性因素的影響，使用傳統的PID控制策略已無法取得較好的動態響應性能。滑模控制由于其魯棒性較強的優勢得到了廣泛應用，本文采用了滑模控制作為系統的轉速外環控制方式，由于在永磁同步電機控制過程中需要傳感器、編碼器等機械器件來確定轉子的位置，但是目前常用的增量式編碼器和霍爾傳感器使得PMSM的成本增加，體積增大，同時會使得系統的穩定性降低，因此對于無傳感控制的研究得到了廣泛的關注。無傳感控制技術是通過檢測電機繞組中的電信號來提取轉子的位置信息，如定子電壓和電流，通過控制算法實現電機轉子速度和位置估算，常用的無傳感控制方法可以分為兩類，包括基于顯著性跟蹤的高頻注入法和基于機器模型的反電動勢方法。目前應用較多的算法有滑模觀測器法、模型參考自適應控制算法(MRAS)、擴展卡爾曼濾波算法等。模型參考自適應控制算法(MRAS)作為一種非線性控制策略，對電機的參數攝動和外部干擾具有較好的魯棒性，且實現簡單，廣泛應用于PMSM的控制系統。模糊控制可根據系統狀態變量與滑模面的距離自整定滑模切換參數。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種永磁同步電機的無位置傳感器控制方法，將模糊控制理論引入滑模控制，可以有效地解決系統動態響應性能和抖振之間的矛盾。

發明內容

為實現上述目的，本發明提供了一種永磁同步電機的無位置傳感器控制方法，解決了現有系統控制動態響應速度慢，無位置傳感器轉子位置精度低的問題。

本發明一方面提供了一種永磁同步電機的無位置傳感器控制方法，包括：

S1、永磁同步電機的d軸電壓和q軸電壓通過模型參考自適應方法得到永磁同步電機的機械角速度ω；

S2、根據永磁同步電機模型建立滑模觀測器，根據轉子角速度誤差e確定滑模面，將滑模面s和趨近律輸入模糊控制器中得到切換增益k；

S3、根據所述切換增益k自整定滑模切換增益，削弱了系統的抖振問題，進而得到q軸電流給定值i_qref。

進一步的，所述速度誤差為：e＝ω^*-ω；

其中，ω^*為期望機械角速度，ω通過模型參考自適應方法得到的機械角速度。

進一步的，所述滑模面s為：

趨近律為：

其中，為一個較小的常數，α、β為常數，其范圍分別為0＜α＜1，β＞0；

滑模控制律為：

進一步的，所述模糊控制器的控制規則為：

進一步的，所述隸屬度函數為三角形隸屬度函數。

本發明提供的一種永磁同步電機的無位置傳感器控制方法具有以下技術效果：