[发明专利]一种表贴式永磁同步电机的全速域无位置传感器矢量控制方法

权利要求书

1.一种表贴式永磁同步电机的全速域无位置传感器矢量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.构建I/F启动模块，采用I/F启动模块实现表贴式永磁同步电机在中低速平稳运行并平滑切换到中高速；

S2.检测表贴式永磁同步电机切换到中高速后的定子电流；

S3.构建基于锁相环的滑模观测器，该滑模观测器根据定子电流估算定子反电势；

S4.根据得到的定子反电势的估计值获取转子位置信息，并反馈到表贴式永磁同步电机矢量控制系统，实现表贴式永磁同步电机在中高速平稳运行；

S5.采用超前角弱磁算法改变定子电流，进一步提高表贴式永磁同步电机的转速，实现表贴式永磁同步电机全速域的无位置传感器矢量控制。

2.根据权利要求1所述的一种表贴式永磁同步电机的全速域无位置传感器矢量控制方法，其特征在于，采用I/F启动模块实现表贴式永磁同步电机在中低速平稳运行并平滑切换到中高速，包括：

S11.预定位阶段：在表贴式永磁同步电机启动前，采用预定位方法对转子进行定位，使其与实际转子同步旋转d-q坐标系的d轴重合；

S12.加速阶段：设置开环拖动的初始转速为0、初始角度为270°，并设置一个固定的q轴电流Iq；开环拖动的转速从0开始斜坡上升；

S13.平滑切换阶段：开环拖动的转速达到预期值后，逐渐减小q轴电流Iq，并且计算滑模观测器预测转子位置的角度和开环拖动的角度间的差，当角度差到达预设范围就直接切换到滑模观测器，完成启动。

3.根据权利要求1所述的一种表贴式永磁同步电机的全速域无位置传感器矢量控制方法，其特征在于，步骤S3构建基于锁相环的滑模观测器估算定子反电势，包括：

S31.改写表贴式永磁同步电机的数学模型，定义定子电流的状态方程为：

其中，i_α和i_β表示定子电流在α-β坐标系中的分量，u_α和u_β表示定子电压在α-β坐标系中的分量，E_α和E_β表示定子反电势在α-β坐标系中的分量，L_s表示定子的电感，R_s表示定子的电阻；

S32.根据S31的状态方程，构建如下滑模观测器：

其中，表示定子电流估计值在α-β坐标系中的分量，v_α和v_β表示滑模观测器的控制律；

S33.根据S31和S32得到表贴式永磁同步电机的定子电流误差方程为：

其中，和表示定子电流观测误差在α-β坐标系中的分量；

设计滑模观测器的控制律为：

其中，k是滑模增益，sgn是开关函数；

根据滑模变结构控制的等效控制原理得到下列关系：

其中，和表示定子反电势估计值在α-β坐标系中的分量，表示以i_α为观测量的开关函数，表示以i_β为观测量的开关函数；

S34.采用低通滤波器对S33获取的反电势估计值进行滤波，得到滤波后的反电势估计值

S35.构建锁相环对S34滤波后的反电势估计值进行误差调节，得到最终的定子反电势估计值。

4.根据权利要求3所述的一种表贴式永磁同步电机的全速域无位置传感器矢量控制方法，其特征在于，步骤S34采用低通滤波器对S33获取的反电势估计值进行滤波的表达式为：

其中，τ₀表示低通滤波器的时间常数。

5.根据权利要求3所述的一种表贴式永磁同步电机的全速域无位置传感器矢量控制方法，其特征在于，步骤S35构建的锁相环对S34滤波后的反电势估计值进行误差调节的表达式为：

其中，ω_e表示转子转速，ψ_f表示转子磁链，θ_e表示转子位置。