[发明专利]一种基于功角自平衡特性的开环启动策略

说明书

本发明涉及一种基于功角自平衡特性的开环启动策略，将速度环、电流环处于开环条件，d轴电压，为对齐期望电压，q轴电压，期望位置角°；施加一个与期望位置角相差90°方向的电压矢量，转子转动到期望位置角；撤掉d轴期望电压，进入开环启动阶段；将速度环处于开环，电流环处于闭环条件，d轴期望电流，将q轴电流加到期望最大电流，期望加速度，角速度，角度；q轴电流保持为期望最大电流，当角速度大于最小观测速度时，开启观测器；q轴电流由期望最大电流减小，将观测器观测到的角度和角速度与期望角度和角速度对比，满足切换阈值，进行闭环切换。本发明的开环启动策略，解决了现有电机在低速条件时，适用性差及启动和切换时扭矩脉动等缺陷。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机无速度传感器控制技术领域，尤其涉及一种基于功角自平衡特性的开环启动策略。

背景技术

永磁电机，具有高效、功率密度大、控制性能好、维护成本低的特点，因而应用范围广泛，在航空航天、国防、工农业和产和日常生活等各个领域使用，逐渐成为电机驱动系统尤其是精密伺服和电动车辆应用的主力。

而在电机控制策略中，为了获得实时准确的位置信息，一般需要安装霍尔位置传感器、旋转变压器或者光电编码器等位置检测装置。这些传感器通常具备很高的精度和响应速度，但同时也增加了系统的成本、尺寸、重量和惯量，增加了设计、连线、安装的复杂程度，带来电磁兼容上的问题，降低了系统的可靠性，因此在很多应用场合受到了限制。为了避免上述问题，出现了一种无位置传感器控制技术，针对无传感器控制策略，大部分采用反电动势观测算法，但是当电机在低速条件下，反电动势较小，反电动势观测算法受限，使用较多的是I/F控制策略，基于该算法，一般采用两种控制方式：

第一种为速度环处于开环条件，电流环处于闭环条件，d轴期望电流，q轴期望电流，期望加速度，那么角速度，角度，其中代表电流斜率，表示作用时间，代表加速度常数。电流斜率和加速度常数在实际使用中均需要根据负载和电机特性进行标定，同一参数在不同负载条件下，适用性较差，在启动瞬间电机抖动严重，严重的情况下导致启动失败。

第二种为速度环处于开环条件，电流环处于闭环条件，d轴期望电流，q轴期望电流，期望加速度，那么角速度，角度，其中代表电流常数。电流常数和加速度常数在实际使用中均需要根据负载和电机特性进行标定，该方法相对第一种方式，启动时电机相对比较平滑，但是在闭环切换后，需要将d轴期望电流，q轴期望电流，其中为速度闭环得到的期望电流，此时电流将发生突变，造成扭矩脉动，严重影响系统系能。

发明内容

本发明的目的：为了克服现有技术中所存在的，电机在低速条件时，适用性差及启动和切换时扭矩脉动等缺陷，本发明提供了一种基于功角自平衡特性的开环启动策略，大大减小了扭矩脉动，提高系统鲁棒性。

本发明的技术方案：一种基于功角自平衡特性的开环启动策略，包括有以下步骤，

步骤1，将速度环、电流环处于开环条件，d轴电压，其中为对齐期望电压，q轴电压，期望位置角°；

步骤2，将速度环、电流环处于开环条件，d轴电压，其中为对齐期望电压，q轴电压，施加一个与期望位置角相差90°方向的电压矢量，转子可转动到期望位置角；

步骤3，撤掉d轴期望电压，开始进入到开环启动阶段；

步骤4，将速度环处于开环，电流环处于闭环条件，d轴期望电流，将q轴电流增加到期望最大电流，期望加速度，角速度，角度；

步骤5，将速度环处于开环，电流环处于闭环条件，d轴期望电流，q轴电流保持为期望最大电流，期望加速度，角速度，角度，当角速度大于最小观测速度时，开启观测器用于观测角速度和角度；

步骤6，将速度环处于开环，电流环处于闭环条件，d轴期望电流，q轴电流由期望最大电流减小，期望加速度，角速度，将观测器观测到的角度和角速度与期望角度和角速度对比，当误差值小于切换误差阈值时，进行闭环切换。