[发明专利]基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方法

权利要求书

1.基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、根据表贴式永磁同步电机在两相静止坐标系下的数学模型，以定子电流的观测误差作为滑模面，列写滑模电流观测器方程；

步骤2、对滑模电流观测器方程进行稳定性分析；

步骤3、在滑模电流观测器的基础上，基于反电动势模型构建反电动势观测器方程用于分离反电动势信号进而估算转子位置和转速；

步骤4、对反电动势观测器方程进行稳定性分析；

步骤5、在滑模电流观测器的基础上，对电机的定子电阻进行辨识；

步骤6、根据电机运行的转速实时调节反馈增益。

2.根据权利要求1所述的基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、表贴式永磁同步电机在两相静止坐标系下的数学模型，如下式所示：

式中，i_α、i_β、u_α、u_β以及e_α、e_β分别为两相静止坐标系下的相电流、相电压以及反电动势分量，R_s为定子相电阻，L_s为定子相电感，Ψ_f为永磁体磁链，ω_r为转子电角速度，θ为转子位置；

步骤1.2、根据表贴式永磁同步电机在两相静止坐标系下的数学模型构建以sigmoid函数作为控制函数的滑模电流观测器方程如下：

其中a为可调参数，为定子电流在两相静止坐标系下的观测值，k为观测器的反馈增益。

3.根据权利要求2所述的基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述步骤2选取Lynapunov函数对电流观测器方程进行稳定性分析，具体按照以下步骤实施：

步骤2.1、Lynapunov函数为以下形式：

其中，为选取的滑模面，为定子电流观测值，i_s＝[i_α i_β]^T为定子电流测量值，根据Lynapunov第二法，当系统满足：时，此时系统是渐进稳定的，滑模电流观测器的稳定条件如下：

步骤2.2、由步骤1中表贴式永磁同步电机在两相静止坐标系下的电流方程以及在其基础上构建的电流观测器方程，得到电流误差方程为：

其中：

步骤2.3、滑模观测器的稳定性方程为：

步骤2.4、令得到反馈增益k的取值范围为：

k＞max(e_α,e_β)。

4.根据权利要求3所述的基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述步骤3具体为：

假定在一个开关周期内，电角速度的变化率为零，即此时永磁同步电机的反电动势模型表示为：

根据上式，可以构建反电动势观测器：

其中l是观测器增益，l>0，分别为两相静止坐标系下的反电动势观测值和电角速度观测值，通过锁相环获取转子的角度信息，转速估计值表达式如下：

5.根据权利要求4所述的基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述步骤4具体为：

步骤4.1、反电动势观测器的误差方程为：

其中分别为反电动势和转速的观测误差；

步骤4.2、选取Lyapunov函数为：

对上式求微分：

进一步化简，得到：

由于l>0，因此反电动势观测器始终是渐进稳定的。