[发明专利]一种永磁同步电机可正反转调速的无位置传感器控制方法

摘要

一种永磁同步电机可正反转调速的无位置传感器控制方法，包括I/F启动策略、切换控制策略、位置估计策略以及减速和反转策略，首先电机电流闭环预定位至零位，然后进行I/F半闭环启动，待电机运行至一定转速时，快速而平滑地切换至无位置传感器闭环控制；当收到反转指令时，进行减速，减速到一定转速后切换至I/F半闭环控制，继续减速过零速后，反方向加速至一定转速时，再平滑切换至无位置传感器闭环反转过程。I/F运行过程中，位置信号由给定的速度进行积分得到；当速度达到一定值时，此时龙伯格状态观测器可以准确地估计电机转子位置，则切换至无位置传感器闭环控制。本发明可实现正反两个方向旋转的永磁同步电机全程无位置传感器控制。

主权项

1.一种永磁同步电机可正反转调速的无位置传感器控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1).I/F启动控制策略，产生一个频率逐渐增大而幅值跟随给定值的旋转电流矢量，分为预定位阶段和加速启动阶段：1.1).预定位阶段给交轴一个幅值足够大的电流，而直轴电流给定为零，给定位置为270度，将转子北极定位于α轴；1.2).预定位阶段结束即进入加速启动阶段，将给定q*轴重合于d轴，这样就使得给定的d‑q坐标系滞后于实际的d‑q坐标系90°电角度，保证启动瞬间电磁转矩为零，然后随着给定d‑q坐标系的旋转，电磁转矩逐渐增加，根据“转矩‑功角自平衡”特性，功角δ会稳定在一个固定值；2).转子位置估计采用龙伯格状态观测器，在旋转估计d‑q轴坐标系上，状态方程表示为：式中，各变量定义为龙伯格状态观测器利用反馈使估计的误差逼近到零，观测器具有以下形式式中，L为反馈增益矩阵，具有如下形式而误差具体形式如下其中，矩阵(A‑LC)的特征值对应于龙伯格状态观测器的带宽，因此，根据下式进行极点配置对龙伯格状态观测器的带宽进行设置，如下式中，ωo为观测器带宽，ζ为阻尼系数，s为复变量，若要使系统稳定，所配置的极点均要为负值，即特征方程的根均在复平面的左半部；L确定为下式：根据经验公式，ω_o设置为锁相环频宽的10倍，锁相环的频宽设为速度环频宽的10倍，阻尼系数位置估计误差与估计的反电动势存在如下关系若使则使为零；3).切换策略包括电流切换和位置切换，过程如下：3.1).电流切换：当转速被I/F启动拖至一定范围时，龙伯格状态观测器已经能够对转子位置进行较为准确的估算时，将I/F启动方式切换至龙伯格状态观测器估计方式；当根据“转矩‑功角自平衡”特性，当q轴给定电流减小时，功角δ变大，估计位置会逐渐逼近实际位置，因此阶段减小q轴给定电流3.2).位置切换：当减小至位置误差小于指定的阈值θ_th时，用龙伯格状态观测器估计出来的位置信号代替给定位置并进入闭环控制。