[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

说明书

本发明公开了一种基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方法，具体步骤如下：首先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；然后对滑模电流观测器方程进行稳定性分析，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，对反电动势观测器方程进行稳定性分析；其次在滑模电流观测器的基础上，对电机的定子电阻进行辨识，最后根据电机运行的转速实时调节反馈增益，本发明解决了现有技术中存在的滑模观测器中观测信号抖振现象较大，需要进行低通滤波和转子角度补偿且观测精度不高的问题。

技术领域

本发明属于电机无位置传感器控制技术领域，具体涉及一种基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方法。

背景技术

由于永磁同步电机具有良好的物理性能、适于在宽转速范围下运行，并且功率密度较高，因此在工业领域得到了广泛的应用。虽然利用转子的位置和转速可以实现对永磁同步电机精确地控制，但是安装位置传感器会带来一些问题，比如增加系统的成本，降低系统的可靠性。为了解决这一问题，永磁同步电机的无位置传感器控制成为了研究热点，并且提出了许多的无位置传感器控制策略。滑模观测器(Sliding Mode Observer，SMO)易于实现，对扰动具有较强的鲁棒性并且具有良好的动态性能，因而在无位置传感器控制中得到了广泛的应用。传统的滑模观测器采用符号函数作为开关函数，因此会产生剧烈的抖振现象。为了减弱抖振现象，需要采用低通滤波器分离观测的反电动势信号，然而低通滤波器的引入会造成相位的滞后，因此需要利用角速度信息对转子位置进行补偿。由于角速度信息也是通过观测得到的，因此无法满足高精度控制的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方法，解决了现有技术中存在的滑模观测器中观测信号抖振现象较大，需要进行转子角度补偿且观测精度不高的问题。

本发明所采用的技术方案是，基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方法，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。

本发明的特点还在于，

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。