[发明专利]一种霍尔位置传感器变权值复合型转子位置估算方法

说明书

本发明公开了一种霍尔位置传感器变权值复合型转子位置估算方法，所述估算方法是：分别通过滑模观测器和改进一阶加速度算法估算转子位置，然后根据电机运行状态进行复合观测，得到较小误差的转子位置。通过滑模观测时，系统对滑模观测结果进行考虑加速度的速度分段补偿，减小传感器安装误差带来的影响。通过一阶加速度算法观测时，引入交轴电流，提出估算加速度概念，从而减小算法的滞后性。此方法能在宽速度范围内精确地估算电机转子位置，实现永磁同步电机矢量控制系统的高性能控制。

技术领域

本发明属于永磁同步电机控制领域，涉及一种永磁同步电机，尤其涉及一种霍尔位置传感器变权值复合型转子位置估算方法。

背景技术

在高性能永磁同步电机控制系统中，为了精确获取转速闭环和空间矢量脉冲调制所需要的转子速度和位置信息，一般需要在电机转子轴端安装高精度的位置传感器，虽然高精度位置传感器的引入可以保证电机的控制结果，但是也存在系统可靠性降低，控制成本增加等一系列问题。为了解决上述问题，许多学者对无传感器算法进行了大量研究，但是无传感器算法过度依赖电机本身。存在低速运行不可靠，无法确定转子位置跟踪的准确性等问题。

考虑控制系统性能与成本问题，选用的低精度位置传感器完成转速和位置的估算，但是现有算法，有模型算法参数设计复杂和无模型算法转子位置估算噪声含量高，估算结果滞后明显等问题，提出了一种霍尔位置传感器变权值复合型转子位置估算方法，可以较好的满足系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决永磁同步电机矢量控制中无法利用离散霍尔信号获得较高精度的转子位置问题，而提供的一种霍尔位置传感器变权值复合型转子位置估算方法。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种霍尔位置传感器变权值复合型转子位置估算方法，包括如下步骤：

步骤一：对单霍尔区间运行时间计时，计算前一时刻霍尔平均速度、加速度，构建一阶加速度算法，引入交轴电流I_q构建估算加速度，将估算加速度引入转子位置估算方程中，改进一阶加速度算法；根据前一个霍尔区间转子运行平均速度、加速度以及估算加速度，通过改进型一阶加速度算法对当前转子位置与转速进行估算，得到转子转速ω₁和转子位置θ₁；

步骤二：在电机转子周围中心对称安装三个开关型霍尔位置传感器，根据霍尔信号将转子旋转一周平均分为六个角度为的霍尔扇区；通过霍尔电流传感器采集电机运行相电流，并进行Clark变换与Park变换，获得两相静止坐标系和两相旋转坐标系下电流值；

步骤三：将两相旋转坐标系下的坐标电流与参考值做差进行PI调节得到两相旋转坐标系下电压值进行坐标变换，完成空间矢量脉冲宽度调制；根据参考电流与实际电流做差，建立扩展反电动势观测器，通过锁相环进行转子位置的提取，得到转子转速和转子位置

步骤四：根据上一霍尔扇区的转子转速和估算加速度构建一补偿权值μ，通过离散霍尔信号对滑模观测器的位置估算结果进行线性前馈矫正补偿，得到校正后的转子位置θ₂和转速ω₂；将改进一阶加速度算法输出的转子位置θ₁和补偿后的滑模观测转子位置θ₂作为输出构建复合型器参数调节器，得到估算转子位置θ_r和转速ω_r，复合型算法参数调节器具体原理可用下式表达：

其中λ为复合型算法参数调节器的加权值，根据转子转速ω_r将加权值分为三部分，复合型算法参数调节器中加权值计算如下式所示：

其中，Δθ为单个霍尔区间位置变化，n为额定转速。