[发明专利]一种永磁同步电机无位置传感器控制带速重投方法

摘要

一种永磁同步电机(Permanent magnetic synchronous machine，PMSM)无位置传感器控制带速重投方法，属于PMSM控制的技术领域。所述的PMSM无位置传感器控制带速重投方法，可在电机具有正、反转初速度的情况下，平滑切入系统，切入过程无转速、电流波动。所述方法包括以下步骤；1)端电压检测；2)相电压重构；3)初速度方向判断；4)转子位置及速度估计；5)重投策略选择。本发明提供了一种可实现在电机转子具有正反转初速度的情况下带速重投的PMSM全程无位置传感器控制方法。

主权项

1.一种永磁同步电机无位置传感器控制带速重投方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1).首先判断永磁同步电机PMSM的初始状态，采集电机三相端电压uaN、ubN、ucN，若电机初始状态为静止或转速低于某一速度，则电机的端电压几乎为零；否则，电机将具有一定的端电压幅值，由此幅值来估计电机的速度和位置信息，PMSM可等效为三相对称负载，s为电机中性点2).由PMSM的三相反电动势对称性知：uas+ubs+ucs＝0     (2)整理式(1)和式(2)得PMSM的三相反电动势为：参考坐标系，对式(3)进行Clarke坐标变换重构出两相静止坐标系下的反电动势：式中，eαs、eβs分别为两相静止坐标系α、β轴上的反电动势；3).通过重构出的α、β轴反电动势可判断电机速度方向，若电机正转，则eαs超前eβs90度；反之，eαs落后eβs90度；所述方法在eαs小于零阶段判断eβs过零方向，即eβs过零后为负，表明电机处于正转；当eβs过零后为正，表明电机处于反转；对式(4)再进行Park坐标变换得到两相旋转坐标系下的d轴和q轴上的反电动势：式中，分别为d、q轴上估计的反电动势；为估计的电角度；4).PMSM的速度和位置估计：用一个PI控制器将转子d轴的反电动势控制为零，利用此锁相环来估计电机转子的速度再对速度进行积分得到电机的估算位置求得其传递函数为：其中，kp和ki为锁相环转子位置估算比例增益和积分增益，得特征参数：其中，ω_t为锁相环转子位置估计的频宽，为阻尼系数，由式(6)、式(7)和式(8)得5).PMSM的带速重投策略选择，过程为：5.1.当PMSM的初始状态为静止或转速低于某一速度时，直接切入正常启动模式；5.2.当估计出电机为反转时，切入反转带速重投模式：在驱动器介入工作时刻，将PLL估计的电机转子位置、速度以及电压等赋给龙伯格观测器及系统控制器，并先使电机减速到零，再从零速重新进入正转启动模式；5.3.当估计出电机为正转时，切入正转带速重投模式：在驱动器介入工作时刻，将PLL估计的电机转子位置、速度以及电压等赋给龙伯格观测器及系统控制器，进入正常基于龙伯格状态观测器的位置估计闭环控制，从而保证PMSM系统平滑切入正常工作模式；这样，系统将会从驱动器介入工作前一刻的状态平稳的运行到驱动器介入工作后的状态，最后达到稳定状态。