[发明专利]一种无位置传感器控制方法及系统

说明书

本发明提供一种无位置传感器控制方法及系统，该方法包括：在电机微动过程中调节目标线电压采样值和采样分压比；在电动运行状态下，动态调节采样分压比，使线电压采样值稳定于目标线电压采样值附近，根据线电压采样电路持续输出的线电压采样值和采样分压比，得到线电压值，结合电流传感器采样的相电流计算出转子磁链位置；在转速追踪状态下，动态调节线电压采样比，将线电压初始采样结果作为电机反电动势值，基于电机反电动值计算转子磁链的实时位置和转速，以实现无位置传感器不同运行状态的控制。通过该方案可以保障线电压采样精度，提高在低速和动态过程中转子磁链位置辨识精度和辨识速度，并能实现永磁同步电机的全速段无位置传感器控制。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机领域，尤其涉及一种无位置传感器控制方法及系统。

背景技术

永磁同步电机具有高效节能、功率密度高和结构简单等优点，在工业领域得到广泛的应用。永磁同步电机包括矢量控制和直接转矩控制两种控制策略，都需要检测转子磁链位置和速度的装置。一般通过安装机械式位置传感器检测位置，但使用机械式位置传感器会造成电机体积增大、制造成本增加和可靠性降低等问题，因此永磁同步电机的无位置传感器控制方法成为当下的研究热点。

目前，永磁同步电机的无位置传感器控制技术可分为两类：利用永磁同步电机的凸极效应或隐极式永磁同步电机的“饱和性凸极”特性的凸极跟踪法，利用反电动势或者磁链估算的基波模型法。凸极跟踪法多用于在电机静止或处于低速状态下时辨识转子磁链位置，基波模型法多用于在电机处于中高速运行状态下时辨识转子磁链位置。具体的应用方法有电感测量法、脉冲注入法、载波频率法、直接计算法、滑模观测器法、模型参考自适应法等。

市场上主流的永磁同步电机无位置传感器控制方法分为低速采用脉冲注入和中高速采用滑模观测器法，均由硬件采样相电流、软件重构相电压，经过相应的位置辨识算法得到转子磁链位置。但由于PWM死区和IGBT续流的影响，软件重构的相电压与实际的相电压始终存在偏差，影响转子磁链位置的辨识精度和速度。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种无位置传感器控制方法及系统，用于解决现有软件重构的相电压与实际的相电压始终存在偏差，影响转子磁链位置的辨识精度和速度问题。

在本发明实施例的第一方面，提供了一种无位置传感器控制方法，包括：

根据电机参数估算低速状态下的电机反电动势，配置目标线电压采样值和采样分压比，在电机微动过程中调节目标线电压采样值和采样分压比；

在电动运行状态下，基于PI调节器控制，动态调节采样分压比，使线电压采样值稳定于目标线电压采样值一定差值范围内，根据线电压采样电路持续输出的线电压采样值和采样分压比，计算线电压值，在全速度段范围内，经过Clarke变换输出电机电压至滑膜观测器，使电机运动至滑模面附近，结合电流传感器检测的相电流计算出转子磁链位置；

在转速追踪状态下，动态调节线电压采样比，将线电压初始采样结果作为电机反电动势值，基于电机反电动势值计算转子磁链的实时位置和转速，以实现无位置传感器正向制动、正向电动、反向制动、反向电动的控制。

在本发明实施例的第二方面，提供了一种无位置传感器控制系统，包括：

三相六桥臂功率变换器，用于将直流电源逆变为三相交流电，供给三相永磁同步电机；

驱动电路，用于根据数字信号处理器的输出信号，驱动三相六桥臂功率变换器的开关动作；

线电压采样电路，用于基于数字信号处理器控制调节采样分压比，采样三相交流电的线电压，并将采样结果返回给数字信号处理器；

相电流采样电路，用于采样三相交流电的相电流，并将采样结果反馈给数字信号处理器；

数字信号处理器，用于根据线电压、相电流采样信号，通过相应的算法处理，调制出驱动电路的控制信号和线电压采样的控制信号。