[发明专利]一种无电流传感器的永磁同步电机控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种无电流传感器的永磁同步电机控制方法及系统，采用无电流传感器控制模块、基于电机模型来对q轴电压和d轴电压进行估算，通过位置传感器来获取转速和电角速度，估算的电流数值更加稳定，且d轴和q轴实际电流到达稳态时，估算电流能够快速收敛至实际电流，适用于外环(如速度环或位置环)控制频率远低于内环、且对力控精度要求较高的领域；比起传统的PI控制器，无电流传感器控制基于电机模型，没有积分控制，控制时滞更低；增加了电机驱动器的冗余度，在电流传感器因事故失效后，电机仍能正常运行。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种无电流传感器的永磁同步电机控制方法及系统。

背景技术

由于永磁同步电机具有效率高、调速性能好、功率密度高的优点，因此永磁同步电机广泛应用于交流调速的场合，永磁同步电机的控制中，通常需要采集电流、定子电阻、转子磁链等参数，在通过相应地数学模型来实现调速控制，但价格低廉的电流传感器受电磁脉冲、ADC噪声以及温度变化等影响，容易产生噪声，从而无法满足对力控精度较高的状况。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种无电流传感器的永磁同步电机控制方法，不通过电流传感器来采集电流参数，而是基于电机模型来估算电流数值，从而实现无电流传感器的永磁同步电机调速控制。

本发明的一种实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无电流传感器的永磁同步电机控制方法，包括如下步骤：

S1、通过位置传感器实时采集转子位置，并通过转速锁相环消除位置传感器噪声，获得稳定的转速输出；

S2、将转速返回到无电流传感器控制模块和转速控制器中，其中无电流传感器控制模块包括q轴电压计算部分、d轴电压计算部分、q轴电流估算部分以及d轴电流估算部分；

S3、利用电机模型、当前转速ω，以及第k-1时刻的q轴电流i_q((k-1)和d轴电流i_d(k-1)，计算出第k时刻的电流i_q(k)，i_d(k)；

S4、根据步骤S3中得到的第k时刻的电流，经过q轴电压计算部分和d轴电压计算部分，计算出k+1时刻的q轴电压u_q(k+1)和d轴电压u_d(k+1)；

S5、将q轴电压u_q(k+1)和d轴电压u_d(k+1)指令输入SVPWM矢量调制系统当中，驱动永磁同步电机转动，其中，k≥1，k为估算次序。

步骤S3中的电机模型如下：

永磁同步电机d轴和q轴方程：

依次经过：变形；令u_x＝u_q-ωφ-ωL_di_d，u_y＝u_d+ωL_qi_q；以电压为输入，电流为输出，做拉式变换；使用后向差分法离散化；得到：