[发明专利]一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法

权利要求书

1.一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：：电池的直流输出电压通过逆变器逆变为三相交流电给电机供电，根据电流传感器采集电机的输出电流，然后根据坐标变换将三相静止坐标系下i_a、i_b、i_c变换为两相静止坐标系下i_α、i_β，再通过旋转变换将电流由两相静止αβ坐标系转换为两相旋转坐标系下i_d、i_q，最后反馈给控制回路；同时将两相静止坐标系下的电压及电流值作为滑模观测器的输入参数，然后经过离散化滑模观测器SMO估算后得到电机的转速及位置量，最后将估计出的电机转速反馈给电机控制器。电机控制器内的单片机获得电机转子的位置和转速后通过转速环PI控制器以及电流环PI控制器的校准，输出两相旋转坐标系的对应输出电压分量。

2.如权利要求1所述的一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述离散化滑模观测器内置有如下数学模型及对应的表达式：

a、α-β坐标系下凸极式永磁同步电机定子电流表达式：

其中，

式中，i_α、i_β分别是α-β坐标系下定子电流分量；u_α、u_β分别是α-β坐标系下定子电压分量；e_α、e_β分别是α-β坐标系下定子反电动势；R_s是定子电阻；L_q、L_d分别是交、直轴电感；

由电机反电势的方程可知，电机的转速与反电势有关，得到电机反电势的波形就能得到电机转子的转速信息；

b、构造凸极式永磁同步电机的电流观测器的数学模型：

其中，k为滑模增益系数；

c、采用零阶保持器，将滑模观测器的数学模型进行离散化：

其中，

d、由于反电动势是根据控制函数Z经过一阶低通滤波器得到的，因此电机反电动势方程可以表示为：

e、离散化的反电动势方程：

f、估计的凸极式电机转子位置：

3.如权利要求2所述的一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：根据离散化滑模观测器SMO的计算所获得的角速度w以及电角度角速度反馈至控制器的给定角速度端，电角度反馈至电流端的两相静止αβ坐标系转换为两相旋转dq坐标系转换系统、电压端的两相旋转dq坐标系转换为两相静止αβ坐标系转换系统；将滑模观测器估计出的角速度与给定角速度的差值经过转速环PI控制器后的输出值作为交轴电流的参考值，直轴电流的参考值给定为零；根据电流传感器采集电机输出的三相电流i_a、i_b、i_c，然后经过3s/2s、2s/2r坐标变换以及滑模观测器估计的电机转子电角度后，得到电机的实际的交、直轴电流分量i_q、i_d；实际的d、q轴电流分量，与d、q轴参考电流比较后经过电流环PI控制器输出旋转坐标系下的电压分量u_d和u_q；然后u_d和u_q经过坐标变换矩阵后得到两相静止坐标系下的电压分量u_α和u_β，u_α和u_β经过SVPWM调制后输出六路PWM信号，采用PWM信号来控制逆变器的导通和关断，从而输出三相正弦电压；同时，将两相静止坐标系下的电压及电流值作为滑模观测器的输入参数，然后经过离散化滑模观测器SMO估算后得到电机的转速及位置量，最后将估计出的电机转速反馈给电机控制器；根据电流环以及转速环的PI控制器将角速度以及d、q轴电流分量不断收敛到给定的角速度以及电流值；电机控制系统形成了闭环控制回路。