[发明专利]基于Lyapunov稳定性的永磁同步电机转速位置检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于永磁同步电机控制技术领域，特别涉及一种基于Lyapunov稳定性的永磁同步电机转速位置检测系统及方法。

背景技术

目前，永磁同步无刷直流电机无位置传感器矢量控制中的难点和关键技术之一就是转子的位置检测方法和检测技术。

作为永磁同步无刷直流电机无位置传感器矢量控制方法的技术，目前已经公开的位置检测方法有通过给定转子的电压、检测电流建立模型的“状态观测器法”和基于电机电压模型的“磁通观测器法”，还有“高次谐波注入法”以及通过矢量控制的输出即给定的电压指令值(V_d*,V_q*)与电流检测值(I_d,I_q)、角速度转速指令值(ω*)和电动机的电阻(R*)、q轴电感值(L_q*)按照公式计算的“控制轴基准的相位推定值θ_c”与“永磁电动机转子在相同dq坐标系下的相位值θ”之间的误差值，即轴误差Δθ，从而求出转子位置的控制方法等。

申请号为201310192101.9的中国专利《一种无位置传感器控制装置及位置检测方法》采用公式计算轴误差，再通过锁相环把Δθ锁定到0的方法求出转子的运行频率的方法获得转子的角速度。由于在低频率时，电流命令值I_d很小并且接近于0，d轴控制电压V_d*绝对值很小，也接近于0，反电动势很小，加上检测误差等，造成所获得的轴误差Δθ很不准确，所推定的转子转速很不准确，导致所检测的转子位置具有较大的误差，容易造成控制出错问题。

发明内容

【要解决的技术问题】

本发明的目的是提供一种基于Lyapunov稳定性的永磁同步电机转速位置检测系统及方法，以解决目前的永磁同步电机转速位置检测方法的准确性不足的问题。

【技术方案】

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明首先涉及一种基于Lyapunov稳定性的永磁同步电机转速位置检测系统，包括：

电机参考模型，该模型的状态方程为：

其中：u_d、u_q分别为电机定子d轴电压、q轴电压，i_d、i_q分别为电机定子d轴电流实际值、q轴电流实际值，R为电机定子电阻，L_d、L_q分别为电机定子d轴电感、q轴电感，K_e为永磁体磁链，ω为电机转子转速实际值；

电机可调模型，该模型的状态方程为：

其中i_d'、i_q'分别为电机定子d轴电流辨识值、q轴电流辨识值，ω'为电机转子转速辨识值，k₁、k₂为预设的负反馈系数；

减法模块，其被配置成：接收电机参考模型输出的电机定子d轴电流、q轴电流的实际值以及电机可调模型输出的电机定子d轴电流、q轴电流的辨识值，求解得到电机定子d轴电流实际值与电机定子d轴电流辨识值之差e_d、电机定子q轴电流实际值与电机定子q轴电流辨识值之差e_q，并将e_d、e_q发送至自适应律模块；

自适应律模块，其包括辨识值计算模块和收敛判断及位置计算模块，所述辨识值计算模块被配置成：接收i_d'、i_q'、e_d、e_q、，选择第一公式、第二公式和第三公式中的一个公式计算得到电机转子转速的辨识值ω'，其中第一公式为：g₁为任意正数；第二公式为：g₂为任意正数；第三公式为：g₃为任意正数，ω0为预设的辨识初值；所述收敛判断及位置计算模块被配置成：在同一电机转子转速实际值下，判断相邻两次电机转子转速辨识值之差是否小于预设的收敛阈值δ，如果是则将此时的电机转速辨识值ω'作为电机转速实际值ω，通过对电机转速的实际值ω进行积分得到电机转子的位置θ：反之则将电机转速辨识值ω'发送至电机可调模型更新电机可调模型的电机转速辨识值ω'。

作为一种优选的实施方式，所述负反馈系数k₁、k₂满足：