[发明专利]一种基于高频信号注入的永磁同步电机无位置传感器控制方法

权利要求书

1.一种基于高频信号注入的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据d轴基频电流参考值和q轴基频电流参考值找到使电磁转矩高频脉动最小的高频电流分量与d轴之间的夹角，即最优高频电流角β_i；

步骤二、将所述步骤一得到的最优高频电流角β_i，带入电机高频电压方程，得到使电磁转矩高频脉动最小的高频电压分量在d轴和q轴上的投影和计算得到最优高频电压角β_u；

步骤三、根据电机α轴电流i_α和β轴电流i_β，以及所述步骤一所得最优高频电流角β_i和步骤四所得转子位置估计值使用外差法得到转子位置估计误差

步骤四、根据所述步骤三所得转子位置估计误差使用位置观测器得到转子位置估计值和转子角速度估计值在电流派克变换模块和电压派克逆变换模块用代替转子位置实际值θ_e，用代替转子角速度实际值ω_e，实现系统的无位置控制；

所述步骤一中，永磁同步电机电磁转矩公式为：

其中：i_d是d轴电流，i_q是q轴电流，P_n是电机极对数，L_d是d轴电感，L_q是q轴电感，ψ_f是永磁体产生的d轴磁链，不考虑PWM开关引起的噪声和其他高频噪声，电压、电流等电气量都由与同步转速相关的基频分量和与注入的高频信号频率相关的高频分量组成，i_d和i_q可以表示成基频分量和响应出的高频分量的叠加形式，即：

其中：i_d0是d轴基频电流，i_dh是d轴高频电流，i_q0是q轴基频电流，i_qh是q轴高频电流，带入电磁转矩公式并整理，可得：T_e＝T_e0+T_e1h+T_e2h；

其中：T_e0是由基频电流所产生的电磁转矩直流分量，T_e1h是由注入高频电压响应的高频电流所产生的等频率电磁转矩分量，T_e2h是由注入高频电压响应的高频电流所产生的两倍频电磁转矩分量，T_e0、T_e1h和T_e2h可表示为：

由于T_e2h远小于T_e1h，故常省略，则T_e1h是高频注入法造成电机高频电磁转矩脉动的主要原因，令i_qh与i_dh同相位，且通过合理分配i_qh和i_dh的幅值比可消除T_e1h，即令：其中：为d轴基频电流参考值，为q轴基频电流参考值，为d轴高频电流参考值，为q轴高频电流参考值，计算可得最优高频电流角β_i：

2.根据权利要求1所述的基于高频信号注入的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：所述步骤二中，根据dq坐标系下的电机高频电压方程：

其中：L_d是d轴电感，L_q是q轴电感，i_dh是d轴高频电流，i_qh是q轴高频电流，

可得最优高频电压角β_u：

其中：为d轴高频电流参考值，为q轴高频电流参考值，

可得使电磁转矩高频脉动最小的高频电压分量在d轴和q轴的投影

其中：u_s为注入的高频电压信号源，当采用占空比为50％的方波信号时，则k＝0,1,2,3,…，V_h是注入方波的幅值，T_h是方波的频率。