[发明专利]带有谐波抑制的永磁同步电机无速度传感器控制方法

说明书

本发明涉及一种带有谐波抑制的永磁同步电机无速度传感器控制方法，属于电机控制技术领域。该方法通过模型参考自适应模型估算电机的位置和速度，替换传统的永磁同步电机的机械式位置传感器，降低运行成本，提高了系统的可靠性；同时本发明针对电机运行时出现的电流谐波，设计了抑制谐波的方法：基于滑模观测器估计电磁转矩脉动，计算补偿电流，加入低通滤波器得到平均转矩，进而得到转矩脉动。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机控制领域，特别涉及一种带有谐波抑制的永磁同步电机无速度传感器控制方法

背景技术

为了实时获得准确的转子位置和转速信息，传统方法是在转子轴上安装机械传感器，包括光电编码器、霍尔传感器等。然而，这将导致许多问题，例如成本、体积和惯性的增加以及可靠性和鲁棒性的降低。基于以上种种缺点，无速度传感器矢量控制的研究逐渐为国内外学术界和工程界高度重视。MRAS是一种高效的转速辨识控制系统，主要取自于自适应理论。系统包含两个模型：参考模型和可调模型，前者不含未知参数，后者含有未知参数，两种模型在共同的输入下有着共同的输出，参考模型与可调模型的输出和状态性能指标通过反馈比较器得到误差方程，构造合适的自适应律，使得可调模型的控制对象能够跟随参考模型的动态响应，使得控制误差趋于零。由于控制系统中逆变器非线性及电机反电势波形非正弦等因素，导致绕组电流中出现低频次谐波，引起电机转矩波动和损耗增加，使系统的控制性能变差，为此，需要一种改进的控制算法以抑制谐波。

发明内容

本发明的目的是解决高速永磁同步电机估计速度时由于转矩脉动过大，导致的速度波动大问题，提供一种带有谐波抑制的永磁同步电机无速度传感器控制方法。

本发明的技术方案如下：

根据永磁同步电机的给定转速、d轴电流给定值、所述当前转速、d轴电流采样值和q轴电流采样值，对所述永磁同步电机进行转速电流双闭环控制；根据所述α轴参考电压u_α、参考电流i_α和β轴参考电压u_β、参考电流i_β，滑模观测器估计电磁转矩脉动，计算补偿电流对所述永磁同步电机进行电流谐波抑制。

根据永磁同步电机的给定转速、d轴电流给定值、所述当前转速、d轴电流采样值和q轴电流采样值，对所述永磁同步电机进行转速电流双闭环控制，具体包括：

所述永磁同步电机的给定转速和所述当前转速的差值，经过PI调节器调节得到q轴参考电流，所述的q轴参考电流和所述q轴电流采样值的差值，经过PI调节器调节得到q轴参考电压，所述的d轴电流给定值和所述的d轴电流采样值的差值，经过PI调节器调节得到d轴参考电压，根据所述当前转子位置将所述的q轴参考电压和所述的d轴参考电压变换到两相静止坐标系下，生成α轴参考电压和β轴参考电压；将所述α轴参考电压和所述β轴参考电压进行SVPWM调制，输出PWM信号到逆变电路，输出a、b、c三相电流对永磁同步电机进行控制，所述永磁同步电机三相电流经过坐标变换后，得到d轴电流采样值和q轴电流采样值，进行电流闭环，根据所述d轴电流采样值、q轴电流采样值、q轴参考电压和d轴参考电压，建立模型参考自适应模块估计转速和位置，进行转速闭环；

根据永磁同步电机三相电流，经过坐标变换得到d轴电流采样值和q轴电流采样值，进行电流闭环，坐标变换公式具体包括：

其中，i_d为定子绕组的d轴电流，i_q为定子绕组的q轴电流，i_a、i_b、i_c为永磁同步电机三相电流，i_α为α轴参考电流，i_β为β轴参考电流，θ_e为d_q坐标系与三相静止坐标系a轴的夹角；