[发明专利]一种采用转矩和定子磁链估计器的永磁同步电机控制方法

说明书

本发明公开了一种采用转矩和定子磁链估计器的永磁同步电机控制方法，包括：建立定子磁链幅值和电磁转矩表达式；建立转子同步坐标系下高频定子电压和电流关系式；推导出在估计的转子同步坐标系中定子磁链振幅表达式；得出转子同步坐标系下的电磁转矩表达式；得到带通滤波器的定子磁链幅值；得到高频定子电流表达式；得到高频定子电流表达式；得到估计坐标系下的高频定子电流表达式；得到估计转子位置；得到定子磁链表达式；根据得到的电磁转矩表达式和得到的定子磁链表达式，实现永磁同步电机无位置传感器控制。本发明针对永磁同步电机在低速运行时观测精度低问题，采用基于电流模型的定子磁链观测器，实现磁链和转速的在线辨识。

技术领域

本发明涉及一种采用转矩和定子磁链估计器的永磁同步电机控制方法，该方法在永磁同步电机无位置传感器控制系统中采用转矩和定子磁链估计器，达到提高永磁同步电机无位置传感器控制精度的目的。

背景技术

永磁同步电机因为其带载能力强，在工业上尤其是机车牵引、绞车提升等矿业工作中得到了大规模应用。为了实现永磁同步电机换相，需要利用霍尔位置传感器或其它位置检测装置来实时检测转子位置。为了节约体积、节省成本，采用算法实现电机换相成为最近电机控制领域研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用转矩和定子磁链估计器的永磁同步电机控制方法，具体在永磁同步电机无位置传感器控制系统中采用转矩和定子磁链估计器，通过向定子磁链幅值注入高频信号，得到的转子位置。针对永磁同步电机在低速运行时观测精度低问题，采用基于电流模型的定子磁链观测器，实现磁链和转速的在线辨识。

本发明采取如下技术方案来实现的：

一种采用转矩和定子磁链估计器的永磁同步电机控制方法，包括以下步骤：

1)建立定子磁链幅值和电磁转矩表达式；

2)当高频信号注入定子磁链时，相绕组中会产生高频定子电压和电流，建立转子同步坐标系下高频定子电压和电流关系式；

3)通过同步坐标系估计值转换表达式，将步骤1)定子磁链幅值表达式和步骤2)转子同步坐标系下高频定子电流关系式转换为定子磁链和电流估计值表达式，进一步推导出在估计的转子同步坐标系中定子磁链振幅表达式；

4)根据步骤3)高频定子电流估计值表达式和定子磁链振幅表达式，得出转子同步坐标系下的电磁转矩表达式；

5)提取步骤4)转子同步坐标系下的电磁转矩表达式的电磁转矩的高频分量，进一步得到带通滤波器的定子磁链幅值；

6)根据步骤5)带通滤波器的定子磁链幅值，得到高频定子电流表达式；

7)将步骤6)得到的高频定子电流表达式带入步骤3)高频定子电流估计值表达中，得到高频定子电流表达式；

8)将步骤7)得到高频定子电流表达式带入步骤3)高频定子电流估计值表达式中，得到估计坐标系下的高频定子电流表达式；

9)采用低通滤波器对步骤8)得到的高频定子电流进行信号过滤，得到估计转子位置；

10)根据步骤8)高频定子电流表达式和步骤9)估计转子位置，得到定子磁链表达式；

11)根据步骤4)得到的电磁转矩表达式和步骤10)得到的定子磁链表达式，实现永磁同步电机无位置传感器控制。

本发明进一步的改进在于，步骤1)的具体实现方法为：建立定子磁链幅值和电磁转矩表达式：

其中：取永磁磁链幅值、是定子磁链高频分量的指令值、|ψ_s|^*是定子磁通幅值指令值、电磁转矩指令值、是电磁转矩高频分量的指令值、是总电磁转矩的指令值。