[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

说明书

本发明提供了一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法，其省去了位置传感器，通过采集电机的电流、电压，估计出电机转子的转速以及位置，从而降低了成本，提高了系统的可靠性。电池的直流输出电压通过逆变器逆变为三相交流电供给电机，矢量控制通过3/2变换将三相静止abc坐标系转换为两相静止α β坐标系，再通过旋转变换将两相静止α β坐标系转换为两相旋转dq坐标系反馈至输出电压的校准部分，同时采集电机的α β坐标系下的定子电压分量u_α、u_β以及定子电流分量i_α、i_β，并将采集的数据直接接入离散化滑模观测器的参数输入接口，所述离散化滑模观测器的经过内部的数据计算将电机转子的位置以及转速直接输出至电机控制器的单片机。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机控制的技术领域，具体为一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法。

背景技术

在永磁同步电机的控制系统中，一般需要安装位置传感器来检测电机转子的位置，但是位置传感器不仅会增加系统的成本，而且会降低电机控制系统的可靠性。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法，其省去了位置传感器，通过采集电机的电流、电压，估计出电机转子的转速以及位置，从而降低了成本，提高了系统的可靠性；推导了离散化滑模观测器的控制函数，实现了凸极式永磁同步电机滑模观测器的离散控制，从而便于使用单片机进行直接控制。

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。

其进一步特征在于：

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，