[发明专利]基于特定负载的五相容错永磁电机无位置传感器控制方法有效

专利信息
申请号: 201610819290.1 申请日: 2016-09-13
公开(公告)号: CN106330046B 公开(公告)日: 2018-11-06
发明(设计)人: 刘国海;程燃;周华伟;赵文祥;陈前;吉敬华;黄旭 申请(专利权)人: 江苏大学
主分类号: H02P21/24 分类号: H02P21/24;H02P21/18
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 212013 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要: 发明公开了一种基于特定负载的五相容错永磁电机无位置传感器控制方法,在电机所带特定负载的基础上设计了一种基于自抗扰观测器的反电势观测器。将在电机的静止两相坐标系下的状态方程看成是一个新的控制系统,将电机的反电势作为控制量,利用自抗扰观测器可以观测交流量的特点,观测出电机在两相静止坐标系下的反电势,最后利用锁相环观测器得出电机的转速和转子位置角。本发明设计的反电势观测器,可以通过参数的选择,避免滤波器的使用,提高系统运行的带宽和估测出的位置角的精度,从而实现五相永磁同步电机无位置传感器系统的可靠运行。
搜索关键词: 基于 特定 负载 新型 相容 永磁 电机 位置 传感器 控制 方法
【主权项】:
1.一种基于特定负载的五相容错永磁电机无位置传感器控制方法,其特征在于,该控制方法有两种切换状态,一种是处于转速开环电流闭环状态,另一种是处于转速和电流双闭环的状态;具体包括以下步骤:S1,检测五相永磁容错电机的五相电流ia,ib,ic,id,ie,并经过5s/2s Clark变换得到两相静止坐标系下电流iα和iβ;S2,当处于转速开环电流闭环状态时,根据直流电机负载电阻箱的阻值通过负载转矩函数和q轴电流给定函数计算出q轴给定电流iqref;所述S2中所述负载转矩函数和q轴电流给定函数的设计步骤如下:S2.1,根据实测的电阻箱阻值R=1.8Ω,通过带位置传感器实际运行时的负载转矩的值,得出负载转矩函数的基本形式为:其中,TL为负载转矩,C=0.036为常数,ω为电机运行时的机械转速,R为电阻箱的阻值;S2.2,根据电机启动时的加速到平稳运行的过渡过程原理,设计了一个q轴电流给定函数,如下所示:其中,t表示系统运行时间,T1、T2、T3分别表示系统运行的三个时间点,iqn表示电机额定的q轴电流,iqL表示算出的负载电流,iqref表示当电机处于转速开环电流闭环状态时给定的q轴电流;根据上述的q轴电流给定函数可以得到给定的q轴电流,从而实现将电机启动到一个平稳的转速;电机的额定q轴电流为iqn=12A,当给定的初始启动的机械转速为ωm=100r/min时,负载对应的电流为iqL=2A,给定的时间为T1=0.05s,T2=0.2s;S3,当电机启动,电机控制系统处于转速开环电流闭环状态时,通过位置角发生器产生给定的转子位置角θref,经过2s/2r Park变换得到直轴电流id和交轴电流iq;S4,直轴给定电流给定为0,q轴给定电流为iqref,它们与电流反馈值id和iq分别作差,差值分别经过PI控制器得到直轴电压ud和交轴电压uq;S5,利用给定或者估测出的转子位置信息,对直轴电压ud和交轴电压uq进行2r/2s反Park变换,得到α‑β轴电压uα和uβ;S6,uα和uβ作为SVPWM模块的输入,产生10路PWM脉冲,控制五相电压源逆变器产生五相脉冲宽度变化的电压,驱动五相容错永磁电机旋转;S7,当电机采用转速开环电流闭环启动,且电机稳定运行时,控制系统切换到转速和电流双闭环的状态,将α‑β轴电压uα和uβ以及α‑β轴电流iα和iβ送入自抗扰观测器得到观测出的α‑β轴的反电势观测出的反电势经过锁相环PLL观测器得到观测出的位置角和电角速度S8,当电机处于转速和电流双闭环状态时,将给定的机械转速ω*和观测出的机械转速作差送入转速环PI控制器得到q轴给定电流给定的位置角被替换为由自抗扰观测器观测出的补偿后的位置角S9,利用观测出的位置角和转速,实现电机转速和电流的双闭环控制。
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