[发明专利]一种基于移动均值滤波器的PMSM无位置传感器控制方法

说明书

本发明公开了一种基于移动均值滤波器的PMSM无位置传感器控制方法，属于永磁同步电机技术领域，该方法根据采样得到的永磁同步电机(PMSM)各相电流和电压信息，经滑模观测器估计出扩展反电动势，再使用移动均值滤波器进行谐波滤除，并结合归一化后的正交锁相环对永磁同步电机转子位置和转速进行估算，最终实现对永磁同步电机的无位置传感器控制。与现有技术相比，本发明通过直接设定移动均值滤波器的阶数，可实现对扩展反电动势中谐波的有效滤除，同时可替代传统控制算法中的低通滤波器，避免因低通滤波器的相位延时而造成估计转子位置误差大的问题，从而提高转子位置估测精度。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机技术领域，尤其涉及一种基于移动均值滤波器的PMSM无位置传感器控制方法。

背景技术

PMSM即永磁同步电机，由于其结构简单，拥有高可靠性、高功率密度、高转矩密度以及优异的调速性能等优点，广泛应用于航空航天、数控机床、电动汽车等领域中。高性能的永磁同步电机驱动系统要求实时准确地获取转子位置信息，目前采用的机械式位置传感器(如旋转变压器、霍尔元件、编码器等)环境适应性差，会增加电机驱动系统的体积和成本，降低了系统的可靠性。因此，低成本、高精度、高可靠性的永磁同步电机无位置传感器控制技术成为了国内外研究的热点。

现阶段永磁同步电机无位置传感器控制方法常采用滑模观测器法，滑模观测器方法通过变结构控制实现位置误差信号收敛，对参数变化具有较强的鲁棒性，且算法容易实现。但传统的滑模观测器法常采用低通滤波器滤除估测得反电动势中的谐波和噪声，从而不可避免造成相位时延，影响转子位置角度估测精度。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于移动均值滤波器的PMSM无位置传感器控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于移动均值滤波器的PMSM无位置传感器控制方法，包括以下步骤：

(1)测出永磁同步电机的三相定子电流和电压，将测得的三相定子电流和电压经静止坐标变换(Clark变换)两相静止交流坐标下的电流i_α和i_β以及电压u_α和u_β；

(2)利用步骤(1)中的i_α、i_β、u_α和u_β，经滑模观测器得到估测的扩展反电动势和

(3)将扩展反电动势和通过N阶的移动均值滤波器(MAF)进行滤波处理，滤除高频谐波分量，得到滤波后的扩展反电动势和

(4)先将步骤(3)中的扩展反电动势和进行归一化处理，即将和分别除以处理后再通过正交锁相环(QPLL)来提取转子的位置和转速信息；

(5)将步骤(4)得到的转子位置和转速信息反馈回永磁同步电机的矢量控制系统中，形成转速和角度的闭环，从而实现无位置传感器控制。

进一步地，三相定子电流和电压转换成两相静止交流坐标下的电流和电压的方式为坐标变换法。

进一步地，步骤(2)中，滑模观测器采用欧拉Euler前向差分的离散模型，便于控制算法在数字处理器(DSP)上的实现。同时，滑模观测器选择饱和saturation函数作为滑模变结构以抑制系统的抖振。

进一步地，步骤(3)中，移动均值滤波器的阶数N在理论上的取值范围为{N∈[1+∞]|且N为整数}；

进一步地，步骤(5)中，锁相环估测得到的转子位置角度用于矢量控制中的坐标变换。锁相环估测得到的转速作为矢量控制中转速环的反馈输入。

有益效果：

与现有技术相比，本发明具有以下优点：