[发明专利]一种永磁同步电机自抗扰无位置传感器控制方法及控制装置

说明书

一种永磁同步电机自抗扰无位置传感器控制方法及控制装置，解决了模型不确定性和外部扰动使永磁同步电机无位置传感器控制系统鲁棒性恶化，控制性能受到显著影响的问题，属于电机控制技术领域。本发明在估计的直轴注入高频方波电压信号，根据αβ轴系的电流响应，利用正、负注入周期内电流变化量作差的方法消除电压误差对转子位置估计产生的不利影响，估计转速和转子位置信息；根据扰动估计精度和扰动估计速度，建立非线性函数；利用建立的非线性函数构建级联的非线性扩张状态观测器，对估计转速时的总和扰动进行估计，并根据估计的转速和总和扰动设计控制律，利用该控制律对永磁同步电机进行控制。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种永磁同步电机自抗扰无位置传感器控制方法及装置。

背景技术

在永磁同步电机矢量控制系统中，获取准确的转子位置信息是实现励磁电流和转矩电流解耦控制的关键。传统的方法需要在电机转子轴端安装位置传感器，然而，位置传感器的使用不仅增加了系统的成本和体积，而且降低了系统的可靠性和鲁棒性。为了进一步提升永磁同步电机的市场竞争力，无位置传感器控制获得了越来越广泛的关注。

在控制领域，如何应对扰动一直是一个重大的挑战。模型不确定性和外部扰动使永磁同步电机无位置传感器控制系统鲁棒性恶化，控制性能受到显著影响。

发明内容

为了解决模型不确定性和外部扰动使永磁同步电机无位置传感器控制系统鲁棒性恶化，控制性能受到显著影响的问题，本发明提出一种永磁同步电机自抗扰无位置传感器控制方法。

本发明的一种永磁同步电机自抗扰无位置传感器控制方法，所述方法包括如下步骤：

S1、在估计的直轴注入高频方波电压信号，根据αβ轴系的电流响应，利用正、负注入周期内电流变化量作差的方法消除电压误差对转子位置估计产生的不利影响，估计转速和转子位置信息；

S2、根据扰动估计精度和扰动估计速度，建立非线性函数；

S3、利用S2建立的非线性函数构建级联的非线性扩张状态观测器，对S1估计转速时的总和扰动进行估计，并根据估计的转速和总和扰动设计控制律，利用该控制律对永磁同步电机进行控制。

作为优选，所述S1包括：

S11、在估计的直轴注入高频方波电压信号后，根据αβ轴系的电流响应，获得正、负注入周期内两相αβ静止坐标系下的电流变化量和

S12、当根据和分别获得两相αβ静止坐标系下正注入周期内电流变化量与负注入周期内电流变化量差值的标幺化结果

其中，θ_e为实际转子位置，为估计转子位置，为转子位置误差，Δi_{α_pu}表示α轴正注入周期内电流变化量与负注入周期内电流变化量差值的标幺化结果，Δi_{β_pu}表示β轴正注入周期内电流变化量与负注入周期内电流变化量差值的标幺化结果；

S13、根据结合控制误差利用观测器控制ε收敛至零，获取估计转子位置和估计转速

作为优选，

U_h表示注入高频方波电压信号幅值，和分别表示估计的轴电压误差，ΔT表示采样周期，L_d和L_q分别表示实际的d轴和q轴电感。

作为优选，所述S2中的非线性函数为：

其中，e表示转速跟踪误差，2δ表示线性段区间长度，α表示非线性段区间的幂次。