[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

说明书

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，包括I/F启动策略、切换控制策略、位置估计策略以及减速和反转策略，首先电机电流闭环预定位至零位，然后进行I/F半闭环启动，待电机运行至一定转速时，快速而平滑地切换至无位置传感器闭环控制；当收到反转指令时，进行减速，减速到一定转速后切换至I/F半闭环控制，继续减速过零速后，反方向加速至一定转速时，再平滑切换至无位置传感器闭环反转过程。I/F运行过程中，位置信号由给定的速度进行积分得到；当速度达到一定值时，此时龙伯格状态观测器可以准确地估计电机转子位置，则切换至无位置传感器闭环控制。本发明可实现正反两个方向旋转的永磁同步电机全程无位置传感器控制。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机控制领域，尤其是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。

背景技术

永磁同步电机采用永磁体代替励磁绕组，其功率密度高、转矩惯量比大、效率高等优点，因此在伺服系统、家用电器、电动汽车等多个领域内得到广泛应用。永磁同步电机矢量控制需要转子位置信息进行坐标变换，传统方法采用机械式位置传感器来获取转子位置，导致电机成本增加、体积重量增大等问题。目前，考虑到电机的通配性，全转速范围的永磁同步电机无位置传感器控制方案往往采用恒电流变频(I/F)方式启动，再切换至无位置传感器闭环控制。但是这些方案仅考虑了电机在一个方向上加减速，并未考虑其正反转切换问题。因此，实现永磁同步电机可正反转调速的无位置传感器控制在实际中具有一定应用价值。

发明内容

为了克服已有技术无法实现永磁同步电机可正反转调速的无位置传感器控制的不足，本发明提供一种可实现正反两个方向旋转的永磁同步电机全程无位置传感器控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

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，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.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：