[发明专利]一种永磁直线同步电机无位置传感器的控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁直线同步电机无位置传感器的控制方法，该方法根据永磁直线同步电机定子绕组的电流和电压信号，利用滑模观测系统估算出动子的速度和磁极位置角；将速度和角度的信息带入矢量控制系统求出开关信号驱动逆变器工作。本发明可以实现永磁直线同步电机的无位置传感器控制，同时发明中采用新的切换函数进行滑模观测器的设计，相比于传统的滑模观测器，可以有效的减少滑模抖动，提高了估算精度。

技术领域

本发明属于直线电机控制领域，具体涉及一种永磁直线同步电机无位置传感器的控制方法。

背景技术

永磁直线同步电机(Permanent magnet linear synchronous motor，PMLSM)是一种利用电磁感应直接产生直线运动的装置。它的结构简单、惯性较小、响应速度快，能直接产生直线推力，广泛运用在物流线搬运装置、垂直升降装置、磁悬浮列车、电磁弹射装置等高速、高精度控制装置中。

为了实现对高速高性能的永磁直线同步电机直接驱动系统的控制，通常采用光栅传感器实时监测电机的速度和磁极位置。但是光栅传感器不仅增加了系统成本，而且可靠性差，安装维护困难，影响了整个系统的性能。因此，实现永磁同步直线电机的无位置传感器的控制是提高系统可靠性的重要途径。在电机的无位置传感器控制中常常采用滑模控制系统。但是滑模控制器由于自身的结构因素，会产生抖动现象，影响速度估算的精度，同时传统的滑模控制系统无法很好的适应直线电机控制的需要。

发明内容

本发明目的在于提供一种永磁直线同步电机无位置传感器的控制方法，通过改进的滑模观测器计算动子速度，提高了控制精度。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种永磁直线同步电机无位置传感器的控制方法，包括如下步骤：

步骤1、获取定子绕组的三相电流i_a、i_b、i_c和三相电压u_a、u_b、u_c；

步骤2、对三相电流和电压进行Clark变换和Park变换，得到定子绕组在α-β轴上的电流和电压分量i_α、i_β、u_α、u_β，以及定子绕组在d-q轴上的电流分量i_d、i_q；

步骤3、确定滑模观测器的滑模增益系数k和切换函数，构造滑模观测器；

步骤4、构建PMLSM在α-β两相静止坐标系下的电流观测方程，求出定子绕组在α-β轴上的电流估算值和含有反电动势的开关信号z_α、z_β；

步骤5、对开关信号z_α、z_β进行低通滤波，得到定子绕组在α-β轴上的反电动势估计值和

步骤6、根据定子绕组在α-β轴上的反电动势估计值，计算出虚拟磁极位置估计角和虚拟转速估计值

步骤7、对虚拟的磁极位置估计角进行补偿，计算补偿后的虚拟转速

步骤8、根据补偿后的虚拟转速计算动子速度

步骤9、根据动子速度计算期望的电压(u_d0、u_q0)，并转化成三相控制电压信号u_a0u_b0u_c0，驱动逆变器工作。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明对滑模观测器进行改进，并结合永磁直线同步电机的特点，进行无位置传感器控制系统的设计，提高了系统的安全可靠性和电机速度估算的精度。

附图说明

图1为永磁直线同步电机无位置传感器控制系统的框图；