[发明专利]针对三角形接法永磁同步电机无位置传感器进行控制的方法及其验证系统

说明书

本发明涉及一种针对三角形接法永磁同步电机无位置传感器进行控制的方法，包括进行三角形接法永磁同步电机的脉宽调制输出；进行三角形接法永磁同步电机无位置传感器控制的坐标变换；进行二阶改进耦合型滑模位置估算。本发明还涉及一种针对三角形接法永磁同步电机无位置传感器实现控制功能验证的系统。采用了本发明的针对三角形接法永磁同步电机无位置传感器进行控制的方法及其验证系统，能够实现启动策略与滑模估算转速闭环策略的带载平滑切换，并且能够带载实现转速步长为1000r/min(实验所用三角形接法无位置传感器永磁同步电机额定转速为1500r/min，为车用的气泵低速电机)的急加速和急减速阶跃，有良好的动态响应能力和稳态抗负载干扰能力。

技术领域

本发明涉及电力传动技术领域，尤其涉及车用气泵MCU控制方法领域，具体是指一种针对三角形接法永磁同步电机无位置传感器进行控制的方法及其验证系统。

背景技术

三角形接法的永磁同步电机(PMSM)其应用有一定的历史原因，没有变频器的时期，为了降低电机启动时冲击电流，电机的接法是可以通过接触开关改变连接方式的，启动时接成星型，启动后接成三角形，这就是工业控制中常见的星三角启动。有了变频器之后，特别是矢量控制出现之后，启动电流过大问题迎刃而解，为了方便，很多电机直接设计成了星型连接。三角形连接电机由于其结构的原因，工作时其内部会形成环流，理论上会造成电机发热和效率降低。其实效率虽然有所降低但是差距不大，其主要还是会考虑电机工作时的定子线圈温升情况。因此，现在我们所看到的电机，特别是电动汽车用的主驱电机，以及一些高压附件所用到的泵，基本上是星型连接的电机。有关三角形接法电机控制相关的驱动算法研究很少，现有的相关研究也是针对不同连接方式的性能对比上。

虽然三角形接法PMSM现在已经用得较少，但是在很多带有气刹、气囊式主动悬架、气门等相关附件的传统车和新能源汽车上都会用到三角形接法PMSM作为气泵来驱动空气压缩机工作。

出于成本和空间设计上的考虑，本发明在硬件上消除位置传感器的布置和接线，通过气泵MCU软件程序上的设计，以改进星型连接PMSM的电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)的方法实现脉宽调制的输出、以零位锁止实现初始位置的确定、以定频率定加速度实现三角形接法PMSM的启动、以改进型二阶滑模算法实现两相静止坐标系下分别在α和β坐标系上的反电势估算、以锁相环实现角度估算、以状态机的形式实现不同算法模式上的切换。这样的控制方法能够精确估算三角形接法PMSM的初始位置、动态位置；带载启动、切环、动态阶跃能力强；抗负载干扰能力强；转速控制不会因为带载出现“失步”现象，转速带载动态响应快速，转速估算精度高。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足抗干扰能力强、精度高、适用范围广泛的针对三角形接法永磁同步电机无位置传感器进行控制的方法及其验证系统。

为了实现上述目的，本发明的针对三角形接法永磁同步电机无位置传感器进行控制的方法及其验证系统如下：

该针对三角形接法永磁同步电机无位置传感器进行控制的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)进行三角形接法永磁同步电机的脉宽调制输出；

(2)进行三角形接法永磁同步电机无位置传感器控制的坐标变换；

(3)进行二阶改进耦合型滑模位置估算。

较佳地，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：

(1.1)确定三角形接法永磁同步电机相电压方向；

(1.2)确定电压空间矢量扇区的相角偏移；

(1.3)确定非零基本电压矢量的幅值；

(1.4)分步求取基本电压矢量作用时间。

较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：