[发明专利]一种永磁同步电机全速度范围复合策略控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机全速度范围复合策略控制方法。该方法为：将采集到的永磁同步电机相电流，分别经过Clark变换、Park变换得到同步旋转d‑q坐标系电流值；零低速阶段向估计旋转坐标系直轴注入高频信号，将转换后相电流分别经过LPF和BPF进行处理；经过LPF得到电流信号的基波分量，经过BPF得到电流信号的高频分量；将高频响应与正弦调制信号相乘后送入位置信号处理器，得到转速环与电流环的估计反馈值，然后经过PI调节、Park逆变换以及SVPWM模块产生PWM信号，从而实现对永磁同步电机实时控制。本发明不需要增加额外的位置传感器，控制精准、响应速度快，增强了系统的鲁棒性，提高了系统的控制性能。

技术领域

本发明涉及电力传动与电机控制领域，特别是一种永磁同步电机全速度范围复合策略控制方法。

背景技术

随着工业化水平的日益提高，电力传动技术持续的发展，电机驱动控制迎来了新的发展机遇和挑战，除了要求高功率密度和高效率外，同时还需具备高输出性能和高可靠性，这已成为电机驱动控制的关键所在。永磁同步电机(Permanent Magnet SynchronousMotor,PMSM)兼具结构与性能的优势，不仅体积小、结构简单，而且具有高功率密度、高效率的特点，具有广泛的应用前景。PMSM驱动系统依赖准确的转子位置反馈信息，通常的方法是在电机系统位置传感器中加装机械装置，主要是光电编码器或旋转变压器。然而加装的传感器不仅增加了系统的成本和复杂度，而且更容易出现电气故障，导致设备的运行故障，在一定程度上成为了工业现场应用的障碍。永磁同步电机无位置传感器控制系统不存在这方面的弊端，是一种性价比高、可靠性高、应用场合广的驱动系统，能够替代有位置传感器控制系统投入应用。国外一些大型自动化企业已经推出了针对PMSM的高效变频器，我国对PMSM无位置传感器控制的研究起步较晚，许多科研机构、高校和企业对PMSM无位置传感器技术进行了深入的研究，获得了相当丰富的研究成果，但在高性能场合，传统的永磁同步电机无位置控制系统还是很难发挥作用。为了适应现代电机驱动系统的应用需求，对永磁同步电机无位置传感器控制系统的研究十分必要。

虽然永磁同步电机的无位置传感器控制技术已经经过了大量研究，但是依然没有一种能在全速度范围内取得理想效果的技术出现。一般来说，无位置传感器控制方法按照适用的速度范围分为两大类：第一类是仅在零低速时适用的无位置传感器控制方法；第二类是仅在中高速时适用的无位置传感器控制方法。

在零低速时，利用电机的固有凸极性或者定子电感饱和特性来追踪电机凸极是无位置传感器控制的基本思路。该方法是向电机中注入不同的激励信号，由于凸极性的存在，得到的响应信号中存在转子转速和角度信息，然后通过合适的数学运算提取出所需信息。这种方法在零低速时能够准确地估计转子转速和角度，而在中高速时，由于反电势不能忽略，脉振高频信号注入与旋转高频信号注入法等基于磁路饱和效应的控制策略得不到准确的估计信息，有限的系统开关频率，限制了高频信号注入的信号频率，原因在于随着电机转速的升高，基波频段与高频信号频段不断接近，提取信息难度不断增加。另外，虽然注入幅值越高，越容易提取位置信息，但同时会对电机造成更大的扰动，因此高频信号注入法在中高速阶段是不适用的。