[发明专利]无位置传感器的永磁同步电机控制方法及汽车动力系统

权利要求书

1.一种无位置传感器的永磁同步电机控制方法，其特征在于包括：

以反电势观测装置接收永磁同步电机的实际α、β相电压和实际α、β相电流，并输出控制信号u，所述控制信号u包括反电势信号和扰动信号；

利用低通滤波装置，以截止角频率ω_c从所述控制信号u中滤除扰动信号，并提取出连续的反电势信号和；

以角度计算装置接收低通滤波装置输出的反电势信号和，通过反正切函数计算得到永磁同步电机转子的电角度；

利用角度补偿装置，根据永磁同步电机运行时的指令速度ω和低通滤波装置的截止角频率ω_c，通过反正切算法获得滞后的相移角△θ，并将所述相移角△θ与由角度计算装置输出的电角度相加，得到永磁同步电机转子的电角度估计值θ_e；

其中，所述反电势观测装置包括电流观测模块和电流控制模块，并且：

在所述电流观测模块内，通过永磁同步电机数学模型对输入的所述实际α、β相电压和由电流控制模块传输的控制信号u进行处理，从而获得α、β相电流的估算值，所述永磁同步电机数学模型表示为：

上式中L、R分别为永磁同步电机的相电感、相电阻，、、分别为电机α相的电流、电压、反电势，、、分别为电机β相的电流、电压、反电势；

在所述电流控制模块内，将所述α、β相电流的估算值与实际α、β相电流做差后得到相电流误差Δ，且将控制信号u作为输入量输往电流观测模块从而参与电流观测器的反馈控制，使所述α、β相电流的估算值收敛于所述实际α、β相电流，即令Δ趋向于0，所述控制信号u为K*f(Δ)，其中K为控制系数，f(Δ)为以Δ作为变量的控制函数；

以及，所述的控制方法还包括：

采用自适应切换策略1进行f(Δ)的切换选择，且切换选择项包括f₁(Δ)、f₂(Δ)、…、f_i(Δ)、…、f_n(Δ)，其中n为控制函数的种类数，i的范围为[1, n]，从而获得针对不同永磁同步电机的最佳控制效果，所述自适应切换策略1包括：根据不同的电机参数，所述电机参数包括定子电阻或电感，以每个电机参数组合对应一个控制函数，然后从f₁(Δ)、f₂(Δ)、…、f_n(Δ)中选择一个控制函数作为应用；

采用自适应切换策略2在K取值的约束条件和所选控制函数的基础上进行K值的切换选择，且切换选择项包括Ki1、Ki2、…、Kim，其中i的取值范围为1到n，m为永磁同步电机的速度段分段数，从而获得针对永磁同步电机不同速度段下的最佳控制效果，所述K取值的约束条件是大于α、β相反电势绝对值的最大值，以使Δ收敛于0，所述自适应切换策略2包括：根据永磁同步电机当前转速所处的速度段，以每个速度段对应一个控制系数，然后从Ki1、Ki2、…、Kim中选择一个控制系数作为应用；

所述控制函数f(Δ)的切换选择项f_i(Δ)包括下式（a）、（b）、（c）所示开关函数、饱和函数、指数趋近函数；

式(b)中ε为电流误差界限，所述ε的约束条件为小于永磁同步电机的额定电流。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述ε的获得方法包括定值法、查表法、模糊控制自适应算法、神经网络自适应算法、递推最小二乘法、卡尔曼滤波算法中的任一种。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述截止角频率ω_c选择为永磁同步电机的额定角频率。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述角度计算装置中，所述永磁同步电机转子的电角度的计算公式为：

。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在所述角度补偿装置中，所述永磁同步电机转子的电角度估计值θ_e的计算公式为：

其中，ω为永磁同步电机运行时的指令速度，ω_c为低通滤波装置的截止角频率。