[发明专利]一种基于永磁磁链观测器的有限位置集无位置控制方法

说明书

本发明公开了一种基于永磁磁链观测器的有限位置集无位置控制方法，基于用电流模型的磁链计算方法改进了电压模型法的磁链观测器，以获得更精确的磁链用于有限位置集无位置估算。将某一时刻的转子位置离散出多个位置信息，结合永磁磁链观测器和设计的磁链代价函数计算评估磁链准确提取实际转子位置。改进的永磁磁链观测器具有较高的抗干扰能力，在存在干扰情况下，也能较为精确的估计出两相永磁磁链，通过合理设计的磁链代价函数能估计出高精度、稳定性好的位置信息，且免去了PI控制器。采用基于永磁磁链观测器的有限位置集无位置控制方法，能够提高无位置系统的精度和鲁棒性，确保了永磁电机无位置传感器的稳定运行。

技术领域

本发明涉及永磁电机领域，具体的是一种基于永磁磁链观测器的有限位置集无位置控制方法。

背景技术

永磁电机结构简单，效率高，应用范围广泛。永磁电机需要位置反馈来进行有效的控制，然而，位置传感器的安装、维护与维修都会增加成本。在一些特殊的情况下，甚至不允许安装位置传感器。因此无位置传感器控制具有十分重要的意义。无位置传感器通常通过从包含位置信息的反电动势或磁链求取，反电势或者磁链计算的精度会直接影响无位置的精度。传统的无位置通常将两相反电势或磁链通过锁相环提取出位置和转速，其中包含了需要手动调节的PI参数，而有限位置集无位置算法无需设置参数且精度更高。因此，通过磁链观测器和有限位置集无位置算法获取位置信息具有重要的意义。

如今比较成熟的磁链计算方法主要有电压模型法和电流模型法。电压模型法由于直流偏置容易导致积分饱和问题，电流模型法依赖电机参数容易受到干扰，而采用永磁磁链观测器获取永磁磁链提高了永磁磁链估计的精度和鲁棒性，避免了传统方法存在的问题。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种基于永磁磁链观测器的有限位置集无位置控制方法，本发明通过永磁磁链观测器准确、迅速地估计出永磁磁链，并对影响磁链估计精度的干扰有较强的抵抗能力，从而给有限位置集无位置算法提供更精确的磁链以获取位置信息。有限位置集无位置算法精度高、无需参数，能够实现永磁电机无位置可靠运行，避免了使用位置传感器带来的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于永磁磁链观测器的有限位置集无位置控制方法，包括如下步骤：

步骤1，电流和电压的检测与计算：

检测永磁电机的三相电流i_a，i_b，i_c，并经过3s/2s Clarke变换得到两相静止坐标系下电流i_α和i_β，检测直流电源电压与三相占空比，经3s/2s Clarke变换得两相静止坐标系下电压u_α和u_β；

步骤2，永磁磁链的观测：

取步骤1中得到的两相静止坐标系下电压电流u_α、u_β、i_α、i_β与上一周期步骤3位置预测计算得到的估计位置其中第一个周期为电机初始位置θ₀，由永磁磁链观测器估计出静止坐标系下的永磁磁链

步骤3，估计位置与转速的计算：

将两相永磁磁链通过有限位置集无位置预测计算出估计位置并微分得到估计转速

步骤4，反馈电流的计算：

取步骤3位置预测计算得到的估计位置用于坐标变换，得到两相旋转坐标系下的电流i_d、i_q；

步骤5，电机无位置传感器控制下调速运行：