[发明专利]永磁同步电机的无传感器启动控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机的无传感器启动控制方法，包括以下步骤，启动阶段：电机处于零速时，采用脉振高频电压注入的控制方法启动电机，切换阶段：电机启动后就立即进入切换阶段，运行阶段：采用滑模观测器进行转速和转子位置角的检测，完成电机的转速电流双环调节以及空间矢量算法，控制三相逆变桥驱动电机运行。在该新型启动控制方式下，永磁同步电机能顺利完成转速电流双环启动，在电机转速极低的情况下，自动完成角度切换，切换时间极短，且切换过程中无任何电流冲击、转速波动，电机运行非常平稳。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种永磁同步电机的无传感器启动控制方法。

背景技术

永磁同步电机因具有功率密度高、转矩性能优良、易于维护等优点，广泛应用于伺服系 统、工业控制等领域。现在很多永磁同步电机都采用无位置传感器的控制方式，虽然降低了 电机成本和安装难度，提高了系统的可靠性，但是无传感器控制方式也存在一定的局限性。

无传感器控制方式通常采用滑模观测器的检测方法，由于滑模观测器是通过检测电机反 电势计算转子位置角，因此在电机静止状态下滑模观测器无法准确估算转子位置，因而电机 无法自行启动。为解决该问题，通常采用V/F(输出电压/频率)或IF/(电流/频率)的方式， 先将电机带到一定转速，在此转速下滑模观测器能准确估算转子位置和速度后，再切换到转 速电流的控制方式中。不过无论采用何种方式启动，都需要由单电流环向转速电流双环的控 制方式切换，由于切换前后电机的电流、转子位置角度存在较大差异，即使采用平滑的切换 方式，也无法避免切换过程中冲击电流、转矩不平衡等现象的发生，甚至存在切换失败情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种永磁同步电机的无传感器启动控制方 法，使永磁同步电机能顺利完成转速电流双环启动，在电机转速极低的情况下，自动完成角 度切换，切换时间极短，且切换过程中无任何电流冲击、转速波动，电机运行非常平稳。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种永磁同步电机的无传感器启动控制方法，包括以下步骤，

启动阶段：电机处于零速时，采用脉振高频电压注入的控制方法启动电机，采集转子位 置角和转速的并实现转速电流双环控制；在电机启动的同时采集电机参数并运行滑模观测器 算法以检测转子位置角；

切换阶段：电机启动后就立即进入切换阶段，计算脉振高频电压注入的控制方法和滑模 观测器算法两种控制方法检测的位置角差值Δθ，并将Δθ与设定的切换偏差Δθ_err进行比较， 当Δθ小于Δθ_err时就进行切换，切换后采用滑模观测器的角度代替脉振高频注入法检测的角 度，并逐渐减小注入的高频电压幅值直到零为止或者直接切断高频电压的注入；

运行阶段：采用滑模观测器进行转速和转子位置角的检测，完成电机的转速电流双环调 节以及空间矢量算法，控制三相逆变桥驱动电机运行。

在上述技术方案中，Δθ_err为3度到20度。

在上述技术方案中，所述的脉振高频电压注入的控制方法包括以下步骤，

1)向估计的两相旋转坐标系的直轴上注入高频电压信号，在高频电压信号激励下产生高 频电流，

2)高频电流通过坐标变换并与调制信号sin(ω_ht)相乘得到高频电流分量其中，ω_h为 高频电压信号的相位，

3)高频电流分量经低通滤波(LPF)和PI调节器得到电机的转速ω_r，其中，控制为零，使转子位置的估计值与实际值的误差Δθ逐渐接近0，再经积分器便可得到转子的位置 角估计值