[发明专利]永磁同步电机的无传感器复合控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机的无传感器复合控制方法，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，切换后停止高频电压注入；高速到低速切换时，由滑模观测器或反电势积分法向切换脉振高频电压注入法，本发明的复合控制方法可以保证电机在全速度范围内稳定运行，同时采用的直接切换方法能根据设定转速，在两种控制方式下自由切换，切换过程平稳无较大的电流冲击，进一步提高了无传感器的适用性。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种永磁同步电机的无传感器复合控制方法。

背景技术

永磁同步电机因具有功率密度高、转矩性能优良、易于维护等优点，在伺服系统、工业控制等领域获得了广泛的应用。现在很多永磁同步电机都采用无位置传感器的矢量控制方式，虽然降低了电机成本和安装难度，提高了系统的可靠性，但是无位置传感器的控制方式也存在一定的局限性。

无位置传感器常用的有脉振高频电压注入、滑模观测器、反电势积分器等几种算法，其中脉振高频电压注入适用于电机零速和低速时的控制运行，高速运行时由于算法中采用较多滤波器，导致转子位置和速度产生滞后，动态响应慢，实时跟踪性变差。滑模观测器和反电势积分器算法均是基于电机模型计算电机反电势，检测电机转速和转子位置角的，因此当电机高速运行时，这两种控制方法稳定性高，响应迅速，系统鲁棒性强，不过当电机零速和低速时，由于电机反电势较低，不能准确估算转子位置，导致电机零速时无法启动，低速时控制效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种永磁同步电机的无传感器复合控制方法，能够兼顾两种无传感器算法的优点，实现电机在宽转速范围的最佳控制。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种永磁同步电机的无传感器复合控制方法，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，切换后停止高频电压注入；

高速到低速切换时，由滑模观测器或反电势积分法向切换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，在下一个周期选择在Δθ_min附近时刻进行切换。

在上述技术方案中，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。

在上述技术方案中，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。

在上述技术方案中，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为高频电压信号的的相位，