[发明专利]一种基于无电解电容驱动系统的无位置传感器控制方法

说明书

本发明公开一种基于无电解电容驱动系统的无位置传感器控制方法，属于电机控制领域。首先实时检测获取三相电流i_a、i_b、i_c，经坐标变换为i_α、i_β。i_α、i_β由计算获得两相静止坐标系下的电压u_α、u_β；其次，构造滑模电流观测器获取反电动势e_α、e_β；然后将e_α、e_β经坐标变换得到两相旋转坐标系下反电动势e_d、e_q，将其经100Hz谐波抑制环节，根据滤波器特性不同，转子频率高于100Hz时选用延时滤波器，低于100Hz时使用同步旋转滤波器；滤波后的e_d、e_q经park^‑1变换回e_α、e_β；最后经锁相环跟踪估算转子位置和转速。本发明解决基于无电解电容驱动系统时，母线电压存在固有100Hz脉动导致无位置传感器观测精度不高的问题。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机转子位置观测器以及无电解电容驱动系统，属于电机控制领域。

背景技术

永磁同步电机由于其体积小、高功率密度以及高力矩惯量比等诸多优点，被广泛应用在工业、电动汽车以及家用电器等诸多领域中。为实现永磁同步电机的高性能控制，需要知道转子位置和速度。传统获取转子位置的方法是使用机械式传感器，但其特殊场合的运行受限，容易受到温度和电磁噪声的干扰，同时也会增加系统的成本和体积。因此，使用无位置传感器控制以克服有位置传感器控制的不足。永磁同步电机驱动系统无位置传感器控制方法根据运行速度区分为两大类，在中高速范围时，通常使用基于反电动势估计的方法获取转子位置信息；而在低速甚至零速时，主要以高频信号注入方法获取转子位置信息。如今，在传统电解电容功率变换器中，已成熟的无位置传感器控制方法被广泛应用于电机驱动系统。

传统的单相交流驱动系统采用前级为单相不控整流电路、中间级为直流母线、后级为三相逆变电路的交-直-交结构。逆变器直流母线侧通常并联一个几百至几千微法的电解电容，该电容能够起到稳压的作用。然而，使用电解电容存在以下问题：首先，其内部电解液会随着温度升高而蒸发，导致电解电容容值变化。经测试，普通的电解电容在105摄氏度条件下的寿命只有数千小时，在此基础上，每升高十摄氏度寿命便会减半。据统计，60％的驱动电路故障都是由电解电容损坏而导致的。为了解决这些问题，使用寿命长、可靠性高的小薄膜电容代替电解电容。由于电解电容被薄膜电容替代，母线电压2倍电网频率的波动以及逆变器产生的谐波不再被电解电容吸收。由于d-q轴参考电压取u_d、u_q决于母线电压，而u_d、u_q经park逆变换得到滑模观测器的输入量u_α、u_β，其含有的谐波频率为因此，u_d、u_q含有的100Hz谐波将增加无位置传感器观测误差。将传统滑模观测器估测的反电动势经低通滤波器抑制高频抖振，但无法对低频次谐波进行有效抑制，从而导致基于无电解电容功率变换器驱动系统无位置传感器观测精度降低。

发明内容

本发明目的是提供一种基于无电解电容驱动系统的无位置传感器控制方法，解决了无电解电容驱动系统导致传统滑模观测器观测精度下降的问题。

本发明所采用的技术方案是，基于无电解电容驱动系统的无位置传感器控制方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将三相电流i_a、i_b、i_c经clark变换得到α-β两相静止坐标系下的电流i_α、i_β；