[发明专利]一种永磁同步电机转子位置和转速检测方法

摘要

本发明涉及一种永磁同步电机转子位置和转速检测方法，永磁同步电机控制领域。包含如下步骤：建立永磁同步电机的反电动势方程、状态方程；对建立的状态方程进行矩阵向量式整理，并根据整理后的状态方程建立状态估计方程，由此得出状态误差方程；根据状态误差方程，建立二阶滑模观测器方程，得出反电动势误差方程；用sigmoid函数取代控制函数signum对反电动势误差方程进行更正；根据更正后的反电动势误差方程建立反电动势估计方程；用反电动势方程减去反电动势估计方程，采用李雅普诺夫方程进行稳定性分析，由此得出转子转速估计方程，并修正；采用锁相环技术提取转子位置信息。本发明采用模型参考自适应与二阶滑模相结合的观测器估计永磁同步电机的反电动势和转子速度，取代传统滑模观测器通过反电动势数值计算得到转子速度。

主权项

1.一种永磁同步电机转子位置和转速检测方法，其特征在于：该方法包含如下步骤：/nS1：建立永磁同步电机的反电动势方程：/n /n其中：e_s＝[e_α e_β]^T，e_α、e_β分别为永磁同步电机的反电动势在静止两相α-β坐标系下α和β方向分量，ω_r为永磁同步电机转子电气角速度；/nS2：基于有效磁链建立永磁同步电机的状态方程；/nS3：对建立的永磁同步电机的状态方程进行整理，并根据整理后的状态方程建立永磁同步电机的状态估计方程；/nS4：将所述状态估计方程减去所述状态方程得到永磁同步电机的状态误差方程；/nS5：根据所述永磁同步电机的状态误差方程，建立二阶滑模观测器方程；/nS6：将所述状态误差方程减去所述二阶滑模观测器方程，得出永磁同步电机的反电动势误差方程；/nS7：用sigmoid函数取代控制函数signum对所述永磁同步电机的反电动势误差方程进行更正；/nS8：根据更正后的反电动势误差方程建立永磁同步电机的反电动势估计方程；/nS9：用所述反电动势方程减去所述反电动势估计方程，采用李雅普诺夫方程进行稳定性分析，由此得出转子转速估计方程，并修正；/nS10：采用锁相环技术提取转子位置信息；/n步骤S2中所述永磁同步电机的状态方程具体为：/n /n其中：i_α、i_β分别为永磁同步电机的定子电流在静止两相α-β坐标系下α和β方向分量，u_α、u_β分别为永磁同步电机的定子电压在静止两相α-β坐标系下α和β方向分量，R_s为定子电阻；/nλ_α＝[(L_d-L_q)i_d+ψ_f]cosθ_r/nλ_β＝[(L_d-L_q)i_d+ψ_f]sinθ_r/nλ_α和λ_β分别为永磁同步电机有效磁链在静止两相α-β坐标系下α和β方向分量，L_q为q轴电感；L_d为d轴电感；ψ_f为永磁磁链；θ_r为转子的位置角；i_d为d-q同步旋转坐标系下的定子电流在d轴方向的分量，D为微分算子；/n步骤S3中矩阵向量式整理为：/n /n其中：/n /n所述状态估计方程为：/n /n其中：分别为永磁同步电机的反电动势在静止两相α-β坐标系下α和β方向分量的估计值，分别为永磁同步电机的定子电流在静止两相α-β坐标系下α和β方向分量的估计值；/n步骤S4中所述状态误差方程具体为：/n /n其中：/n步骤S5中所述二阶滑模观测器方程为：/n /n其中：分别为的估计值，k₁、k₂为切换增益，sgn()为signum控制函数；/n所述反电动势误差方程为：/n /n步骤S8中，更正后的反电动势误差方程为：/n /n其中：/n /na为正的常数；/n步骤S8中所述反电动势估计方程为：/n /n其中：为永磁同步电机转子电气角速度的估计值，λ为观测器增益，λ＞0；/n步骤S9具体为：/nS91：用所述反电动势方程减去所述反电动势估计方程：/n /n其中：/nS92：采用李雅普诺夫方程进行稳定性分析，由此得出转子转速估计方程，并修正得：/n /n其中：K_p为比例系数，K_i为积分系数，s为拉普拉斯运算符。/n