[发明专利]基于广义积分器的永磁同步电机无速度控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于广义积分器的永磁同步电机无速度控制方法及系统，包括：获取永磁同步电机的三相电压和三相电流，对永磁同步电机的三相电压和三相电流进行Clark变换，得到永磁同步电机在αβ轴坐标系下的等效电压和等效电流；根据αβ轴坐标系下的等效电压和等效电流得到αβ轴坐标系下的电机反电动势；将αβ轴坐标系下的电机反电动势带入三阶广义积分器，自动消除电机反电动势中的直流分量和交流分量，得到αβ轴坐标系下的转子磁链；基于αβ轴坐标系下的转子磁链，提取转子位置和电机转速，驱动永磁同步电机运行。本发明动态稳态控制精度高，参数鲁棒性好，提高了永磁同步电机的无速度传感器控制控制精度及其运行的可靠性。

技术领域

本发明属于永磁同步电机技术领域，更具体地，涉及一种基于广义积分器的永磁同步电机无速度控制方法及系统。

背景技术

近几年，随着稀土永磁材料和电力功率器件的发展，永磁同步电机(PermanentMagnet Synchronous Motor,PMSM)以其高性能、高转矩惯量比和高能量密度得到了广泛的关注，特别是永磁材料价格的下降及磁性能的提高，极大地推动了永磁同步电机的发展和应用。近年来，在高精度、宽调速范围的伺服系统中，永磁同步电机系统正发挥着越来越重要的作用。高性能永磁同步电机控制系统需要精确的转子位置，而传统的检测位置信号的装置成本较高，对于工作环境要求苛刻，而采用无位置传感器控制方式，就可以去掉汽车驱动系统中的速度检测装置，系统成本得以下降，可靠性提高，使汽车能够适应更复杂的运行环境。

现有的永磁同步电机无速度传感器控制技术中，应用最为广泛的包括反电动势观测法——适用于中高速运行，高频注入法——适用于低速和零速。反电动势观测法需要设计观测器，增加了算法复杂度，而且在速度较低时由于反电动势较小而无法使用。高频注入法仅适用于极低速和零速运行，同时它还会造成噪声和转矩脉动，降低了永磁同步电机运行的性能。近年来随着现代控制理论的进一步发展，许多关于永磁同步电机无速度传感器控制方法被提出，现有相关技术仍然存在适用范围窄、观测精度不够等问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于广义积分器的永磁同步电机无速度控制方法及系统，由此解决现有技术存在适用范围窄、观测精度不够的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于广义积分器的永磁同步电机无速度控制方法，包括：

(1)获取永磁同步电机的三相电压和三相电流，对永磁同步电机的三相电压和三相电流进行Clark变换，得到永磁同步电机在αβ轴坐标系下的等效电压和等效电流；

(2)根据αβ轴坐标系下的等效电压和等效电流得到αβ轴坐标系下的电机反电动势；

(3)将αβ轴坐标系下的电机反电动势带入三阶广义积分器，自动消除电机反电动势中的直流分量和交流分量，观测出αβ轴坐标系下的转子磁链；

(4)基于αβ轴坐标系下的转子磁链，提取转子位置和电机转速，基于转子位置和电机转速，得到永磁同步电机的三相输入电压，驱动永磁同步电机运行。

优选地，所述αβ轴坐标系下的电机反电动势为：其中，e_α和e_β表示αβ轴坐标系下的电机反电动势，R_s为电机定子电阻，u_α和u_β表示永磁同步电机在αβ轴坐标系下的等效电压，i_α和i_β表示永磁同步电机在αβ轴坐标系下的等效电流。

优选地，所述观测出的αβ轴坐标系下的转子磁链为：

其中，和为观测出的αβ轴坐标系下的转子磁链，s为拉普拉斯算子，k、k₀为三阶广义积分器的设计参数，ω'为三阶广义积分器输入的基波频率，L为永磁同步电机电感。