[发明专利]一种永磁同步电机可正反转调速的无位置传感器控制方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机可正反转调速的无位置传感器控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1).I/F启动控制策略，产生一个频率逐渐增大而幅值跟随给定值的旋转电流矢量，分为预定位阶段和加速启动阶段：

1.1).预定位阶段给交轴一个幅值足够大的电流，而直轴电流给定为零，给定位置为270度，将转子北极定位于α轴；

1.2).预定位阶段结束即进入加速启动阶段，将给定q*轴重合于d轴，这样就使得给定的d-q坐标系滞后于实际的d-q坐标系90°电角度，保证启动瞬间电磁转矩为零，然后随着给定d-q坐标系的旋转，电磁转矩逐渐增加，根据“转矩-功角自平衡”特性，功角δ会稳定在一个固定值；

2).转子位置估计采用龙伯格状态观测器，在旋转估计d-q轴坐标系上，状态方程表示为：

式中，各变量定义为

龙伯格状态观测器利用反馈使估计的误差逼近到零，观测器具有以下形式

式中，L为反馈增益矩阵，具有如下形式

而误差具体形式如下

其中，矩阵(A-LC)的特征值对应于龙伯格状态观测器的带宽，因此，根据下式进行极点配置对龙伯格状态观测器的带宽进行设置，如下

式中，ω_o为观测器带宽，ζ为阻尼系数，s为复变量，若要使系统稳定，所配置的极点均要为负值，即特征方程的根均在复平面的左半部；L确定为下式：

根据经验公式，ω_o设置为锁相环频宽的10倍，锁相环的频宽设为速度环频宽的10倍，阻尼系数

位置估计误差与估计的反电动势存在如下关系

若使则使为零；

3).切换策略包括电流切换和位置切换，过程如下：

3.1).电流切换：当转速被I/F启动拖至一定范围时，龙伯格状态观测器已经能够对转子位置进行较为准确的估算时，将I/F启动方式切换至龙伯格状态观测器估计方式；当根据“转矩-功角自平衡”特性，当q轴给定电流减小时，功角δ变大，估计位置会逐渐逼近实际位置，因此阶段减小q轴给定电流

3.2).位置切换：当减小至位置误差小于指定的阈值θ_th时，用龙伯格状态观测器估计出来的位置信号代替给定位置并进入闭环控制。

2.如权利要求1所述的一种永磁同步电机可正反转调速的无位置传感器控制方法，其特征在于，所述步骤3.1)中，采用PI调节器减小q轴给定电流，确保电流较大时快速减小保证快速性，电流较小时以较小速率减小保证平滑不抖动；

减速控制策略分为闭环减速、减速切换和半闭环减速，其中闭环减速阶段给定转速逐渐减小；半闭环减速过程给定转速为零，进行转速半闭环而电流闭环减速；而对于减速过程中的切换阶段，则是首先将给定位置代替估计位置，为了保证切换的平滑，需要将上一时刻的估计位置赋值给给定位置的初值，给定位置在此基础上开始变化，之后，将q轴给定电流逐渐增大，将给定位置与实际位置之间的功角拉开，逐渐减速至零。

3.如权利要求1或2所述的一种永磁同步电机可正反转调速的无位置传感器控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

4).反转控制策略与正转基本对称，也分为启动、切换以及加速过程；当满足减速条件时，进行减速，减速过程分为闭环减速以及半闭环减速；当减速至转速阈值时，从闭环减速切换至半闭环减速，减速至零时进入过零速切换阶段；所述过零速切换将给定转速取负值，q轴给定电流取反，对电流环积分项清零，并将给定位置前移180°，采用位置信息并进行1ms的延迟，以保证切换过程完全完成。