[发明专利]一种低载波比控制下的永磁同步电机位置和速度估算方法

说明书

本发明公开了一种低载波比控制下的永磁同步电机位置和速度估算方法。所述状态方程单元与电流比较器相连接，所述电流比较器与符号函数单元相连接，所述符号函数单元分别与带通滤波器Ⅰ和系数单元相连接，所述带通滤波器Ⅰ和系数单元均连接状态方程单元，所述带通滤波器Ⅰ和系数单元均连接带通滤波器Ⅱ，所述带通滤波器Ⅱ连接锁相环。本发明在于减小永磁同步电机在低载波比控制下滑模面两侧趋近速度不对称造成的滑模观测器的抖振，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；具体涉及一种低载波比控制下的永磁同步电机位置和速度估算方法。

背景技术

永磁同步电机的无位置传感器控制技术广泛应用于低成本及对传感器环境要求高的场合中，该技术通常分为低速段估算方法和中高速段估算方法。滑模观测器是中高速段位置和速度估算的常用方法，它通过实时观察与转子角度相关的电机反电动势或磁链，从中提取转子角度和速度信息，具有结构简单、鲁棒性好等优点。但滑模观测器构建的滑模面切换函数通常为符号函数，导致严重的抖振问题，滑模面两侧趋近速度不相等，尤其在低载波比控制下会使得抖振进一步增大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明对滑模观测器进行改进，目的在于减小永磁同步电机在低载波比控制下滑模面两侧趋近速度不对称造成的滑模观测器的抖振，提高位置和速度估算精度。

本发明通过以下技术方案实现：

一种低载波比控制下的永磁同步电机位置和速度估算方法，所述估算方法基于变权重系数滑模观测器实现，所述变权重系数滑模观测器包括状态方程单元、电流比较器、符号函数单元、系数单元、锁相环、带通滤波器Ⅰ、带通滤波器Ⅱ，

所述状态方程单元与电流比较器相连接，所述电流比较器与符号函数单元相连接，所述符号函数单元分别与带通滤波器Ⅰ和系数单元相连接，所述带通滤波器Ⅰ和系数单元均连接状态方程单元，所述带通滤波器Ⅰ和系数单元均连接带通滤波器Ⅱ，所述带通滤波器Ⅱ连接锁相环。

利用所述的一种低载波比控制下的永磁同步电机位置和速度估算方法，所述方法具体为，所述电流状态观测器的输入为αβ轴电压和观测得到的αβ轴控制电压，观测出的电流值与检测的电流值经比较器求差，输入到符号函数单元得到滑模切换变量，所述滑模切换变量经过带通滤波器Ⅰ得到部分观测反电动势，滑模切换变量与部分观测反电动势进行加权，作为状态方程单元的控制电压，所述控制电压经过带通滤波器Ⅱ得到反电动势估算值，从而利用锁相环获取电机转子位置和速度的估算值。

进一步的，将所述滑模切换变量通过带通滤波器Ⅰ后再与之加权得到控制电压，这种变权重系数形式的滑模控制律采用以下形式：

其中，u_cα、u_cβ为控制电压；k₁、k₂为权重系数；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；z_α、z_β为滑模切换变量；z_Fα、z_Fβ为部分观测反电动势，

其中BPF为带通滤波器。

进一步的，所述滑模切换变量

e_α、e_β为电机反电动势；

带通滤波器的传递函数如下式：

上式中，k_BPF为BPF的带宽适应系数；ω₀为通带中心角频率；