[发明专利]永磁同步电机的无传感器复合控制方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机的无传感器复合控制方法，其特征在于，设定切换转速为V_qh,实际转速为V，

当V＝V_qh时，采用滑模观测器或反电势积分法进行转速和转子位置角的检测，

当VV_qh时，采用脉振高频电压注入法进行转速和转子位置角的检测，

低速到高速切换时，由脉振高频电压注入法切换向滑模观测器或反电势积分法；

高速到低速切换时，由滑模观测器或反电势积分法切换向脉振高频电压注入法，

接近切换速度时同时启动脉振高频电压注入法和滑模观测器或反电势积分法；设脉振高频电压注入法和滑模观测器或反电势积分法两种控制方法检测到的转子位置角之间的差值为Δθ，设定一计算周期，在该周期内不断计算差值Δθ，并将Δθ与设定的切换偏差Δθ_err进行比较，当Δθ小于Δθ_err时进行切换；若在该计算周期内Δθ一直高于切换偏差Δθ_err，则计算Δθ与切换偏差Δθ_err之间的最小值Δθ_min，在下一个计算周期选择在Δθ_min附近时刻进行切换，所述的Δθ_err为2度到15度，所述的切换速度设定为额定转速的10％-20％，一个计算周期设置为0.02-0.1s秒，低速到高速切换时，切换后直接停止高频电压注入或者逐步减小至零，高速到低速切换时，接近切换速度时开始高频电压注入并逐步增加高频电压幅值至设定值。

2.如权利要求1所述的永磁同步电机的无传感器复合控制方法，其特征在于：所述的脉振高频电压注入的控制方法包括以下步骤，

1)向估计的两相旋转坐标系的直轴上注入高频电压信号，在高频电压信号激励下产生高频电流，

2)高频电流通过坐标变换并与调制信号sin(ω_ht)相乘得到高频电流分量ω_h为高频电压信号的相位，

3)高频电流分量经低通滤波器和PI调节器得到电机的转速ω_r，其中，控制为零，使转子位置的估计值与实际值的误差逐渐接近0，转速ω_r再经积分器便可得到转子的位置角估计值

3.如权利要求2所述的永磁同步电机的无传感器复合控制方法，其特征在于：提取出转子的位置角估计值后，再向估计的直轴上分别注入方向相反的电压脉冲u_d，分别采集两次的电流峰值，并进行比较判断出实际的直轴方向，若为实际的直轴正方向，转子的初始位置角为若为负方向，则转子的初始位置角完成转子初始位置检测。

4.如权利要求2所述的永磁同步电机的无传感器复合控制方法，其特征在于：所述的高频电压信号为高频正弦信号，其频率值要求远大于电机的额定频率，又远小于逆变器IGBT的载波频率。

5.如权利要求2所述的永磁同步电机的无传感器复合控制方法，其特征在于：所述的高频电压信号的频率大于电机额定频率的2-3倍，小于载波频率的十分之一，高频电压信号注入的时间为2000-5000个高频电源频率周期。

6.如权利要求1所述的永磁同步电机的无传感器复合控制方法，其特征在于：转速电流双环控制步骤为，将由脉振高频电压注入的控制方法获得的实时转速ω_r与设定速度的偏差值经速度PI调节器得到i_q电流的参考值由clarke、park变换计算得出电机的电流i_q、i_d，电流i_q、i_d通过低通滤波器滤除高频电流分量后，分别与参考值0值做比较，产生的偏差值再经电流PI调节器得到电压的给定值和两者再经park逆变换产生电压给定值和和为三相逆变器SVPWM的控制信号，通过控制逆变器的输出实现调节电机转速的目的。