[发明专利]准比例谐振自适应观测器及永磁同步电机位置估算方法

说明书

本发明公开了基于准比例谐振的自适应观测器及永磁同步电机位置估算方法，涉及电机控制领域。基于准比例谐振的自适应观测器的观测单元用以根据电压、反电势估计值和电机转速估计值计算，以获取电流观测值；比较单元用以将所述电流观测值与电流检测值进行比较，获取电流差值；准比例谐振控制单元用以根据所述电流差值和所述电机转速估计值计算，以获取所述反电势估计值；锁相环用以根据所述反电势估计值获取所述电机转速估计值和电机转子角度。通过准比例谐振控制单元代替滑模观测器中的切换函数，消除了抖振问题，并省去了低通滤波器，避免了低通滤波带来的相位延迟，提高了永磁同步电机位置和速度估算的精度。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种准比例谐振的自适应观测器及永磁同步电机位置估算方法。

背景技术

在低成本及对传感器环境要求高的场合中，无位置传感器控制技术被广泛采用。永磁同步电机的位置估算方法通常分为低速段估算方法和中高速段估算方法两类。观测器通过实时观察与转子角度相关的电机反电势或磁链，从中提取转子角度和速度信息是中高速段位置和速度估算的常用方法，这些方法包括滑模观测器、龙贝格观测器、扩展卡尔曼滤波器等。其中，滑模观测器具有结构简单、鲁棒性好等优点，是一种较为常用的位置估算方法。但滑模观测器构建的滑模面切换函数通常为符号函数，导致严重的抖振问题。虽然可采用饱和函数等方法来抑制抖振，但却无法消除。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种可消除抖振问题的准比例谐振自适应观测器及永磁同步电机位置估算方法。

一种准比例谐振自适应观测器，包括：

观测单元，用以根据电压、反电势估计值和电机转速估计值计算，以获取电流观测值；

比较单元，连接所述观测单元，用以将所述电流观测值与电流检测值进行比较，获取电流差值；

本发明准比例谐振自适应观测器还包括：

准比例谐振控制单元，连接所述观测单元和所述比较单元，用以根据所述电流差值和所述电机转速估计值计算，以获取所述反电势估计值；

锁相环，分别连接所述观测单元和所述准比例谐振控制单元，用以根据所述反电势估计值获取所述电机转速估计值和电机转子角度。

优选的，所述观测单元采用电流状态观测器。

优选的，所述电流状态观测器采用下述公式计算获取所述电流观测值：

其中，R为电机绕组相电阻；L为绕组相电感；为αβ坐标系下α轴电流观测值；为αβ坐标系下β轴电流观测值；z_α为所述准比例谐振控制单元α轴的输出值，它等于α轴反电势估计值z_β为所述准比例谐振控制单元β轴的输出值，它等于β轴反电势估计值为所述电机转速估计值。

优选的，所述比较单元采用比较器。

优选的，所述准比例谐振控制单元采用准比例谐振控制器。

优选的，所述准比例谐振控制器采用传递函数计算获取所述反电势估计值，所述传递函数为：

其中，k_p为所述准比例谐振控制器的比例系数；k_r为所述准比例谐振控制器的积分系数；ω_c为所述准比例谐振控制器的截止频率；为所述电机转速估计值；T为采样周期；Z为离散化过程变量，即z变换算子。

本发明还提供了一种准比例谐振自适应观测器的永磁同步电机位置估算方法，包括下述步骤：

S1.根据电压、反电势估计值和电机转速估计值计算，以获取电流观测值；