[发明专利]一种永磁同步电机无传感器控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机无传感器控制方法及系统，属于永磁同步电机无速度传感器的领域，包括：获取以αβ轴第一等效转子磁链为目标函数的磁链观测器；利用自适应带通滤波器消除αβ轴第一等效转子磁链中的直流分量以及高次谐波；标幺化的αβ轴第二等效转子磁链通过锁相环获取估算的电机转子角频率以及估算的未补偿的电机转子位置角；利用自适应带通滤波器的传递函数对估算的未补偿的电机转子位置角补偿。本发明采用自适应带通滤波器滤除由电流采样引入的直流分量及逆变器非线性引入的高次谐波，并补偿电机转子位置角且估算电机转子角频率，可准确观测电机转速及转子位置信息。

技术领域

本发明属于永磁同步电机无速度传感器的领域，更具体地，涉及一种永磁同步电机无传感器控制方法及系统。

背景技术

永磁同步电机因功率密度高、效率高、可靠性高和控制简单等优点被广泛应用于生产与生活中。在永磁同步电机磁场定向控制中，转速以及转子位置信息是必不可缺的。然而，机械式传感器的安装会增加永磁同步电机系统硬件的复杂性和成本，并且编码器的安装会增大电机轴向的长度。因此，实现永磁同步电机无速度传感器控制具有较高的实际应用价值，同时获得了国内外学者的大量关注。

永磁同步电机无速度传感器控制方法主要分为以下几种算法：直接计算法、磁链观测器法、扩展反电动势法、模型参考自适应法、滑模观测器法、高频谐波注入法等。其中，磁链观测器是将基于定子电压坐标系定向的两相静止坐标系下的数学模型进行数学变换得到等效转子磁链，并对其求反正切来获取转子位置信息。然而，转子磁链一般是由反电动势积分得到的。因此，传统的磁链观测器会因为纯积分环节由电流采样引入直流分量的存在而另外导致磁链持续偏移直至饱和，并且逆变器非线性引入的高次谐波也会使得估算的电机转子位置角和电机转速不准确。因此，需要对磁链观测器进行改进以消除误差。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种永磁同步电机无速度传感器控制方法及系统，旨在解决现有的磁链观测器由于电流采样会引入直流分量及逆变器非线性会引入高次谐波，导致无法准确观测电机转速及转子位置的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种永磁同步电机无传感器控制方法，包括：

S1根据基于定子电压坐标系定向的两相旋转坐标系下的永磁同步电机模型，获取以αβ轴第一等效转子磁链为目标函数的磁链观测器；

永磁同步电机模型包括内置式永磁同步电机模型和表贴式永磁同步电机模型；

S2利用自适应带通滤波器消除αβ轴第一等效转子磁链中的直流分量以及高次谐波，获取αβ轴第二等效转子磁链；

αβ轴第二等效转子磁链与αβ轴第一等效转子磁链之间的幅值与相位发生改变，频率相等；

由αβ轴第一等效转子磁链与αβ轴第二等效转子磁链分别计算获取的电机转子位置角间的差值为补偿角；

S3将αβ轴第二等效转子磁链中的α轴磁链及β轴磁链进行标幺化后，标幺化的αβ轴第二等效转子磁链通过锁相环获取估算的电机转子角频率以及估算的未补偿的电机转子位置角；

S4利用自适应带通滤波器的传递函数对估算的未补偿的电机转子位置角补偿；

S5将补偿后的电机转子位置角及估算的电机转子角频率反馈至转速环实现电机无传感器控制。

优选地，对于内置式永磁同步电机，基于定子电压坐标系定向的两相旋转坐标系下的永磁同步电机模型为：