[发明专利]一种霍尔位置传感器分段式估算转子位置方法

说明书

本发明公开了一种霍尔位置传感器分段式估算转子位置方法，所述估算方法是：在滑模观测器中引入一阶加速度算法，通过一阶加速度算法对转子位置进行初次估算；电机运行于低速时，根据转子运行状态变化权值，实现初次估算结果与滑模观测结果的配合输出，减小估算误差；电机运行于中高速时，通过离散位置信号对滑模观测器估算结果进行考虑转速的加权线性补偿，从而解决位置误差累计以及由于霍尔安装误差带来的转子估算误差的问题。此方法能在宽速度范围内精确地估算电机转子位置，实现永磁同步电机矢量控制系统的高性能控制。

技术领域

本发明属于永磁同步电机控制领域，涉及一种永磁同步电机，尤其涉及一种霍尔位置传感器分段式估算转子位置方法。

背景技术

在高性能永磁同步电机控制系统中，为了精确获取转速闭环和空间矢量脉冲调制所需要的转子速度和位置信息，一般需要在电机转子轴端安装高精度的位置传感器，虽然高精度位置传感器的引入可以保证电机的控制结果，但是也存在系统可靠性降低，控制成本增加等一系列问题。为了解决上述问题，选用的低精度位置传感器完成转速和位置的估算，但是现有算法，有模型算法参数设计复杂和无模型算法转子位置估算噪声含量高，估算结果滞后明显等问题，提出了一种霍尔位置传感器分段式估算转子位置方法，可以较好的满足系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决永磁同步电机矢量控制中无法利用离散霍尔信号获得较高精度的转子位置问题，而提供的一种霍尔位置传感器分段式估算转子位置方法。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种霍尔位置传感器分段式估算转子位置方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：将转子旋转一周平均分为六个霍尔扇区，在转子周围中心对称安装三个开关型霍尔位置传感器，获取三路霍尔信号，通过计算转子在前一霍尔扇区的平均速度、加速度构建一阶加速度算法模型，通过该一阶加速度算法估算转子位置θ₁和转速ω₁；

步骤二：通过霍尔电流传感器采集电机运行相电流，并进行Clarke变换与Park变换，分别得到α-β、d-q坐标系电流；建立滑模观测器模型，通过sigmoid函数求出电机运行的反电动势，对反电动势中转子位置信息进行提取，将提取得到的转子位置进行霍尔前馈线性加权补偿，得到补偿后的转子位置θ₂和转速ω₂；

步骤三：将补偿后的转子位置θ₂与一阶加速度算法估算转子位置θ₁协调输出，得到协调输出后的转子位置θ_r，完成转子位置估算，具体是将上述补偿后的转子位置θ₂和由一阶加速算法估算的转子位置θ₁分别输入到参数调节器使其变化权值，得到估算转子位置θ_r，参数调节器具体原理用下式表达：

其中，λ为权值，θ_r为估算转子位置，ω_r为估算转子转速，ω₁为一阶加速度算法估算转子转速，ω₂为经补偿后滑模观测出的转子转速；

其中，参数调节器中加权值λ的设定方法为：当转速小于n/20时，λ＝1，直接输出由一阶加速度算法估算的转子位置，其中n为额定转速；当转速大于n/20时，则判断转速是否小于n/10，如果转速小于n/10时，给定权值公式如果转速大于n/10时，给定权值公式Δθ为霍尔边界转子位置误差。

优选的，所述步骤一中，对当前转子位置进行估算的方法是：假设单个霍尔扇区内，转子做匀加速运动，转子位置θ₁的估算公式如式(1)所示：