[发明专利]一种无速度传感器的高压同步电机矢量控制方法

权利要求书

1.一种无速度传感器的高压同步电机矢量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)实时采样得到同步电机的定子电压u_A、u_B、u_C和定子电流i_A、i_B、i_C；

2)通过锁相环获得同步电机的转子角速度ω和转子位置电气角度θ；

利用Clark变换将步骤1)得到的定子电压u_A、u_B、u_C和定子电流i_A、i_B、i_C变换到两相静止坐标系上，得到在两相静止坐标系上的定子电压u_a、u_β和定子电流i_a、i_β，即

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}}\\ u_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_A\\ u_B\\ u_C\end{array}\right]$

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\α}}\\ i_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_A\\ i_B\\ i_C\end{array}\right];$

3)由步骤2)的转子位置电气角度θ，利用Park变换将两相静止坐标系上的定子电流变换到两相旋转坐标系中

$\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}cos\mathrm{\θ}& sin\mathrm{\θ}\\ -sin\mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\α}}\\ i_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]$

将步骤2)得到的转子角速度ω与给定的角速度参考值ω^*比较，得到的转速偏差经PI控制器，并计算得到定子相电流转矩分量i_qref；i_dref是励磁电流给定；i_qref和i_dref分别与i_q和i_d经过PI控制器得到q轴电压给定值V_qref和d轴电压给定值V_dref，结合步骤2)得到的转子位置电气角度θ，经Park逆变换和Clark逆变换输出三相正弦电压信号V_a、V_b、V_c；

4)将三相正弦电压参考信号V_a、V_b、V_c送往移相式SPWM分配板，利用移相SPWM控制方法对级联变频器的功率单元进行控制，控制同步电机转速；

步骤2)中，

同步电机在aβ坐标系上的定子电压方程为

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}}={\mathrm{Ri}}_{\mathrm{\α}}+L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{\α}}}{dt}+e_{\mathrm{\α}}\\ u_{\mathrm{\β}}={\mathrm{Ri}}_{\mathrm{\β}}+L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{\β}}}{dt}+e_{\mathrm{\β}}\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，R为同步电机的定子电阻，L为同步电机的漏感，e_a为同步电机相反电势在a轴上的分量，e_β为同步电机相反电势在β轴上的分量；

令：k＝e_ai_β-e_βi_a (2)

将式(1)代入式(2)得：又有i_a＝icosωt，i_β＝isinωt

其中ω为转子角速度，i为定子综合电流，t为时间；

则式(3)进一步化简为

通过锁相环，控制k＝0获得转子角速度ω和转子位置电气角度θ。