[发明专利]电动车EHPS用永磁同步电机无传感器的控制方法及装置

说明书

本发明涉及电动车EHPS（电动液压助力转向系统）的永磁同步电机的无传感器控制方法及装置，其依托于永磁同步电机DC/AC控制器，所述控制器针对电动车EHPS的需求，利用多算法融合的无传感器的控制方法对永磁同步电机转子位置和速度的实时估算，从而实现了对EHPS的永磁同步电机全转速范围的可靠控制；所述控制器能够实现电流电压检测、外部通讯以及高压逆变等功能，具有高低压供电、交流电输出、使能信号和通讯线路的外接接口，所述控制器有助于EHPS用助力电机不需安装传感器，就能够降低系统成本，减少系统复杂性，提升系统可靠性。此外，该控制器在车速较高的情况下能够适当减小转向助力，提升路感，从而提升车辆的行驶稳定性。

技术领域

本发明属于永磁同步电机控制领域，具体涉及电动车EHPS用永磁同步电机无传感器的控制方法及装置。

背景技术

由于永磁同步电机具有功率损耗小，功率密度高以及可靠性高等特点，因此被广泛运用于电动商用车电动液压助力转向系统(EHPS)，而永磁同步电机转子位置信息的获取是永磁同步电机控制的基础，现多用旋转变压器或编码器等转子位置传感器转置测量获得。但对于EHPS的工作环境而言，传感器的安装和维修都非常困难，不仅会提高系统成本，还会降低系统的可靠性。因此，永磁同步电机在EHPS应用环境下的无传感器控制技术成为当前研究的热点问题。

目前，常用的永磁同步电机无传感器控制方法主要有“反电动势法”和“高频信号注入法”。“反电动势法”是通过对电机反电动势的观测来实现转子位置观测，由于电机低速时反电动势很小，只适用于中高转速工况，在零速工况和低速启动工况则不能使用。“高频信号注入法”只适用于凸极式电机，通用性差且容易因扭矩波动出现失步的问题。但目前尚不存在任何一种单一方法可以解决全转速范围内转子位置和速度的估计问题，故而需要将多种控制方法结合形成整套控制系统及方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供电动车EHPS的永磁同步电机全转速范围内无传感器的控制方法及装置。本发明所述电动车EHPS的永磁同步电机无传感器控制方法包括以下步骤：

步骤1——判断当前电机状态，将标志位Flag置0，当永磁同步电机零速时，执行步骤2，当永磁同步电机低速运行时，执行步骤3，当永磁同步电机中高速运行时，执行步骤4；

步骤2——当永磁同步电机零速时，采用电压矢量注入法估算电机转子初始位置，将标志位Flag置1，并执行步骤1；

步骤3——当永磁同步电机低速运行时，采用I/F流频比开环控制法将电机转速加速至切换转速，并将标志位Flag置2，并执行步骤1；

步骤4——当永磁同步电机中高速运行时，采用滑模观测器法使电机加速并维持在目标转速，并执行步骤1。

优选的是，在所述电压矢量注入法中利用永磁同步电机的饱和凸极效应估算零速时电机转子的初始位置。

在上述任一方案中优选的是，所述永磁同步电机为嵌入式永磁同步电机、内置式永磁同步电机和面贴式永磁同步电机中任一种。

在上述任一方案中优选的是，所述I/F流频比开环控制法基于低通滤波算法的相角补偿器，用所述滑模观测器对转子位置进行观测，同时利用滑模观测器获得的观测角位置和积分获得的控制角位置间的偏差对观测角位置进行补偿。

在上述任一方案中优选的是，所述滑模观测器法利用了一个基于PI控制算法设计的相角补偿器，该相角补偿器将补偿角作为转速环PI的一个输出量，能够实现开环控制到滑模控制的平滑切换。

在上述任一方案中优选的是，所述流频比开环控制采用转速环开环、电流环闭环形式，目标交轴电流设定值略大于电机额定电流。

在上述任一方案中优选的是，所述步骤3采用滑模观测器法包括以下步骤：

步骤3.1设计电流滑模观测器；