[发明专利]面贴式永磁同步电机的低速无位置传感器控制方法

摘要

本发明公开了一种面贴式永磁同步电机的低速无位置传感器控制方法，其中，包括一种估计系统中的调制信号的构造方法，以及一种位置估计误差的补偿方法，本发明所设计的面贴式永磁同步电机的低速无位置传感器控制方法从本质上解决了电机参数和注入信号频率的变化对估计系统稳定性的影响以及实现了估计位置对实际位置的准确跟踪，保证了系统的可靠运行。

主权项

1.一种面贴式永磁同步电机的低速无位置传感器控制方法，其特征在于包括如下具体步骤：步骤(1)：建立实际同步旋转坐标系d-q、估计的同步旋转坐标系和实际两相静止坐标系α-β，定义估计的转子位置误差为其中，θ定义为实际位置、定义为估计的转子位置，的初始值为0；步骤(2)：在估计的同步旋转坐标系的轴上注入高频电压信号用于驱动面贴式永磁同步电机，具体还包括如下处理：步骤(21)：在估计的同步旋转坐标系的轴上注入高频电压信号将该高频电压信号与电流环PI调节器的轴输出相加，共同作为轴电压给定其中，U_mh定义为高频电压信号的幅值，ω_h定义为高频电压信号的角频率；步骤(22)：采用估计的转子位置将步骤(2)中的轴电压给定与电流环PI调节器输出的轴电压结合进行Park逆变换和Clarke逆变换，获得三相电压给定值u_a、u_b和u_c；步骤(23)：对步骤(22)中的三相电压给定值u_a、u_b和u_c进行SPWM调制，得到六个驱动信号，所述六个驱动信号用于控制三相全桥逆变器，从而驱动面贴式永磁同步电机；步骤(3)：检测面贴式永磁同步电机的两相电流i_A和i_B，并进行电流闭环控制，具体还包括如下处理：步骤(31)：检测面贴式永磁同步电机的两相电流i_A和i_B，将两相电流i_A和i_B经过Clarke逆变换得到实际两相静止坐标系α-β下的α轴电流i_α和β轴电流i_β；步骤(32)：利用估计的转子位置将步骤(31)中得到的实际两相静止坐标系下的α轴电流i_α和β轴电流i_β进行Park坐标系变换，得到估计的同步旋转坐标系下的轴电流和利用轴电流判断并得到永磁体磁极极性结果；步骤(33)：将步骤(32)中得到的估计的同步旋转坐标系下的轴电流和进行低通滤波处理，得到和分别将和与给定的电流i_dref和i_qref相减，得到和并将和送入电流环PI调节器，进行电流闭环控制，其中，i_dref＝0，i_qref定义为速度环PI调节器输出值；步骤(4)：利用步骤(3)中得到的估计的同步旋转坐标系下轴的电流设计出转子位置与转速的估计系统，具体还包括如下处理：步骤(41)：构造出一种调制信号g_m(t)，将与相减得到并利用锁相环技术锁定的相位，其中，g_m(t)的幅值是1，相位与中频率为ω_h信号的相位相同；步骤(42)：将步骤(41)中的调制信号g_m(t)与相乘，得到信号g_m(t)；步骤(43)：对步骤(42)中的信号g_m(t)₁进行低通滤波处理，得到转子位置与转速估计所需的输入量f(Δθ)；步骤(5)：进行误差补偿处理，得到最终估计的转子位置具体包括如下处理：步骤(51)：将步骤(43)中的得到的转子位置与转速估计所需的输入量f(Δθ)经过一个增益放大器k_i后，得到估计转速步骤(52)：将估计转速与补偿系数k_c相乘，并相乘后的结果与转子位置与转速估计所需的输入量f(Δθ)相加后共同作用于增益放大器k_i；步骤(53)：对估计转速进行积分，结合步骤(32)中利用轴电流判断并得到的永磁体磁极极性结果，得到最终估计的转子位置步骤(6)：用给定转速ω_ref减去步骤(51)中得到的估计转速后，送入速度环PI调节器，进行速度闭环控制。