[发明专利]一种永磁同步电机无位置传感器控制带速重投方法

说明书

一种永磁同步电机(Permanent magnetic synchronous machine，PMSM)无位置传感器控制带速重投方法，属于PMSM控制的技术领域。所述的PMSM无位置传感器控制带速重投方法，可在电机具有正、反转初速度的情况下，平滑切入系统，切入过程无转速、电流波动。所述方法包括以下步骤；1)端电压检测；2)相电压重构；3)初速度方向判断；4)转子位置及速度估计；5)重投策略选择。本发明提供了一种可实现在电机转子具有正反转初速度的情况下带速重投的PMSM全程无位置传感器控制方法。

技术领域

本发明属于永磁同步电机(PMSM)控制的技术领域，涉及一种PMSM无位置传感器控制带速重投方法。

背景技术

PMSM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。PMSM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。因此，研究全转速范围的PMSM无位置传感器控制具有重要应用价值。目前，考虑电机通配性，全速范围无位置传感器控制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，这些无位置传感器控制方案并未考虑电机有初始速度情况下的启动问题，以下简称带速重投。

在电机有初速度情况下，如果不对位置和速度进行估计直接启动，势必造成很大的电流冲击，易导致启动失败。目前已有文献中，大都采用逆变器下桥臂三管同时导通，检测电流并采用位置估计算法对电机位置、速度进行估计，然后再进入带速重投模式。但是这类方法中，下三管同时导通过程可能导致较大的相电流冲击，并考虑到观测器收敛时间，该过程可能需要持续较长时间，在有些场合并不适用。因此，在实际应用中，研究PMSM无位置传感器控制中简单可靠的带速重投方法，对完善无位置传感器控制系统的功能和提高系统可靠性，具有重要的意义。

发明内容

为了克服已有永磁同步电机无位置传感器控制方法的无法适用于带速重投、系统可靠性较差的不足,本发明提供了一种可实现在电机转子具有正反转初速度的情况下带速重投的PMSM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：

一种永磁同步电机无位置传感器控制带速重投方法，包括以下步骤：

1).首先判断永磁同步电机PMSM的初始状态，采集电机三相端电压u_aN、u_bN、u_cN，若电机初始状态为静止或转速低于某一速度，则电机的端电压几乎为零；否则，电机将具有一定的端电压幅值，由此幅值来估计电机的速度和位置信息，PMSM可等效为三相对称负载，s为电机中性点

2).由PMSM的三相反电动势对称性知：

u_as+u_bs+u_cs＝0 (2)

整理式(1)和式(2)得PMSM的三相反电动势为：

参考坐标系，对式(3)进行Clarke坐标变换重构出两相静止坐标系下的反电动势：

式中，e_αs、e_βs分别为两相静止坐标系α、β轴上的反电动势；