[发明专利]一种永磁同步电机转子位置和速度估算方法

说明书

本发明公开了一种基于反电势前馈型滑模观测器的永磁同步电机转子位置和速度估算方法。所述电流观测器与符号函数单元相连接，所述符号函数单元与前馈反电势计算单元、电流观测器和带通滤波器相连接，所述带通滤波器与锁相环相连接。本发明目的在于解决滑模面两侧趋近速度不对称造成的永磁同步电机滑模观测器的抖振问题，提高位置和速度估算精度。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域；具体涉及一种基于反电势前馈型滑模观测器的永磁同步电机转子位置和速度估算方法。

背景技术

在低成本、使用环境差、空间要求苛刻等场合中，无位置传感器技术被广泛用于永磁同步电机控制系统中，以取代机械式位置传感器。永磁同步电机的反电势包含角度和速度信息，因此基于反电势估算的无位置传感器方法被广泛采用，这些方法包括滑模观测器、龙贝格观测器、自适应观测器、扩展卡尔曼滤波器等。其中，滑模观测器具有结构简单、鲁棒性好等优点，是一种较为常用的位置估算方法。但滑模观测器构建的滑模面切换函数通常采用符号函数单元，导致滑模面两侧趋近速度不对称，带来严重的抖振问题，影响位置和速度的估算精度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明对现有滑模观测器进行改进，目的在于解决滑模面两侧趋近速度不对称造成的永磁同步电机滑模观测器的抖振问题，提高位置和速度估算精度。

本发明通过以下技术方案实现：

一种反电势前馈型滑模观测器，所述反电势前馈型滑模观测器包括电流观测状态器，比较器，符号函数单元，前馈反电势计算单元，带通滤波器和锁相环；

所述电流观测状态器与符号函数单元相连接，所述符号函数单元与前馈反电势计算单元、电流观测状态器和带通滤波器相连接，所述带通滤波器与锁相环相连接。

利用所述的一种基于反电势前馈型滑模观测器的永磁同步电机转子位置和速度估算方法，所述估算方法具体为，所述电流观测状态器的输入为αβ轴电压和αβ轴控制电压，所述电流观测状态器的输出为αβ轴电流观测值，所述αβ轴电流观测值与检测的电流值进行比较再经过符号函数单元后得到滑模控制开关量，所述滑模控制开关量与计算得到的实时反电势计算值求和获取αβ轴控制电压，所述αβ轴控制电压经过带通滤波器滤除噪声后得到两相正交观测反电势，再用锁相环进行解耦处理得到电机的位置与转速估算值。

进一步的，所述将符号函数单元得到的滑模控制开关量和两相正交反电势实时计算值求和得到αβ轴控制电压：

其中，u_cα、u_cβ分别为α和β轴控制电压；e_cα、e_cβ分别为α和β轴反电势计算值；z_α、z_β为滑模控制开关量。

进一步的，所述z_α、z_β为滑模控制开关量，可表示为：

其中，Δi_α、Δi_β分别为α和β轴电流偏差，分别为α和β轴电流观测值，i_α、i_β分别为α和β轴电流检测值；k为滑模增益系数，取k＞max(|e_α|,|e_β|)；sgn()为符号函数单元；

上式中的两相正交反电势计算值按下式求取：

其中，为电机电角速度估算值；ψ_f为转子永磁磁链；为转子角度估算值。

进一步的，所述电流观测状态器采用如下形式：