[发明专利]一种永磁同步电机无位置传感器直接转矩控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机无位置传感器直接转矩控制方法，本发明首先将αβ坐标下的定子电流i_α、i_β和定子电压u_α、u_β输入到改进的龙伯格观测器模块估计反电动势然后将估计反电动势带入锁相环中计算转子位置角和估计转速分别应用于dq/αβ坐标变换模块、abc/dq坐标变换模块和电机转速反馈。观测器通过实际测量的电流减去估计电流作为误差值，来对状态观测器的估计值进行闭环修正，从而保证了观测器在系统发生不稳定的情况下也能再次进入稳定和收敛的状态，明显改善了传统直接转矩控制方法转矩脉动较大的问题，使控制系统具有较好的控制精度、稳定性和较好的动态响应能力。

技术领域

本发明涉及机电控制领域，尤其涉及一种永磁同步电机无位置传感器直接转矩控制方法。

背景技术

随着永磁同步电机的广泛应用，对其控制性能的要求也日益提高。永磁电机需要位置反馈来进行有效的控制，但是位置传感器的安装、维护与维修都会增加成本，在一些特殊的情况下，不允许安装位置传感器。。直接转矩控制具有动态响应快、鲁棒性强的优点，在许多领域都有着广泛的应用。然而，传统直接转矩控制方法的转矩脉动较大，影响直接转矩控制的效果。因此，降低转矩脉动与提高稳定性对于永磁同步电机无位置直接转矩控制具有重要的意义。在永磁同步电机无位置传感器控制系统中，利用绕组中的相关电信号对转速进行估计，以替代机械传感器。目前位置估计算法可分为基于信号注入和基于观测器的两类方法。前者利用电机的凸极性来估计转子位置，但连续注入励磁信号需要复杂的信号处理，导致逆变器电压利用率低，动态响应慢。后者依靠动态模型中反电动势来估计转速，工程中易于实现，龙伯格观测器算法是后者中的一种，该算法结构简单、稳定性，但由于需要对估算的反电动势进行滤波而使动态响应能力变差，转子位置角估算误差大和估算值滞后实际值等问题。因此，研究一种能够实现转子位置精确跟踪和具有较好动态响应性能的龙伯格观测器控制算法，有着广阔的发展前景。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种永磁同步电机无位置传感器直接转矩控制方法，能够提高电机驱动系统的转子位置跟踪精度，改善动态响应性能，降低转矩脉动，提高系统的稳定性。

本发明提供了一种永磁同步电机直接转矩无位置传感器控制方法，包含以下步骤：

S1.通过PI速度调节器根据给定转速ω*与电机估计转速的差值得到参考转矩Te*；

S2.采集a、b、c三相电流i_a，i_b，i_c，经过坐标变换得到α，β轴定子电流i_α和i_β；通过占空比信号S_a、S_b、S_c计算三相电压u_a，u_b，u_c，经过坐标变换得到α，β轴定子电压u_α和u_β；将所述的三相电流i_a，i_b，i_c、三相电压u_a，u_b，u_c和转子位置角通过计算可以得到d,q轴的定子电流i_d，i_q和定子电压u_d，u_q。

S3.将所述的d,q轴定子电流i_d，i_q和电子电压u_d，u_q通过计算可以得到实际磁链flux和实际转矩Te；

S4.将给定的参考磁链flux*与所述实际磁链flux的差值输入滑模磁链调节器，经过滑模磁链调节器输出d轴参考电压u_d^*；将所述参考转矩Te*与所述实际转矩Te的差值输入滑模转矩调节器，经过滑模转矩调节器输出q轴参考电压u_q^*；