[发明专利]一种永磁同步电机的无速度传感器控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机的无速度传感器控制方法及系统，通过利用位置估算模型估算永磁同步电机的转子位置，代替了传统永磁同步电机的机械式位置传感器，降低了在永磁同步电机在运行时受到的温度和电磁噪声的干扰，提高了装置的运行可靠性，同时本发明在启动阶段采用电流闭环控制，该控制方法具有“转矩‑功角自平衡”特性，且具有一定的负载抗扰性，在高低速切换过程不受负载转矩变化的影响，电流几乎无波动，系统鲁棒性强。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种永磁同步电机的无速度传感器控制方法及系统。

背景技术

由于永磁同步电机的控制需要获得电机转子的位置和速度信息，因此大多数永磁同步电机控制系统中都会采用速度传感器来获取电机转子的位置和速度信息。但是机械式的速度传感器的使用增加了永磁同步电机控制系统的成本，而且速度传感器容易受到温度和电磁噪声的干扰，使采集的电机转子的位置和速度信息精度降低，导致永磁同步电机在运行时的可靠性降低。

目前现有的永磁同步电机的无位置传感器技术通过省略速度传感器可以解决速度传感器容易受到温度和电磁噪声的干扰问题。如专利文件1(CN106026803)中，使用基于滑模观测器的无速度传感器控制方法，通过滑模观测器，增加转速的相位补偿，以抵消低通滤波器的相位滞后，专利文件1为了过滤掉高频干扰增加了低通滤波器，但是增加低通滤波器会导致控制系统产生相位滞后的问题，而为了抵消低通滤波器的相位滞后，专利文件1还增加了对转速的相位补偿的计算。可见专利文件1增加了低通滤波器和相位补偿的计算，导致系统计算较复杂，且动态性能降低。专利文件2(CN108964556A)中，在速度估算器的基础上采用定子前馈电压估计减少定子电阻和转子磁链变化引起的误差，但是增加了运算复杂度，且前馈估计器的调节器参数是否合适对系统的稳态误差影响很大。

可见现有的永磁同步电机的无位置传感器技术存在运算复杂度高，对系统稳态误差影响大的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种永磁同步电机的无速度传感器控制方法及系统，以解决现有的永磁同步电机的无位置传感器技术存在运算复杂度高，对系统稳态误差影响大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种永磁同步电机的无速度传感器控制方法，包括:

获取永磁同步电机的启动电流、转子位置给定值、q轴电流采样值和d轴电流采样值；所述启动电流包括q轴电流给定值和d轴电流给定值；

根据所述永磁同步电机的启动电流、所述转子位置给定值、所述q轴电流采样值和所述d轴电流采样值对所述永磁同步电机的启动阶段进行电流闭环控制；

建立永磁同步电机在同步旋转坐标系下的定子电流方程；

根据所述定子电流方程建立参考模型和可调模型；

根据所述参考模型和所述可调模型得到速度估算模型和位置估算模型；

利用所述位置估算模型估算永磁同步电机的当前转子位置；

利用所述速度估算模型估算永磁同步电机的当前转速；

当所述当前转子位置与所述转子位置给定值的差值为Δθ时，永磁同步电机从启动阶段切换到平稳运行阶段；

获取平稳运行阶段的给定转速、平稳运行阶段的d轴电流给定值、平稳运行阶段的d轴电流采样值和平稳运行阶段的q轴电流采样值；

根据所述平稳运行阶段的给定转速、所述平稳运行阶段的d轴电流给定值、所述当前转子位置、所述当前转速、平稳运行阶段的d轴电流采样值和平稳运行阶段的q轴电流采样值，对所述永磁同步电机的平稳运行阶段进行转速电流双闭环控制。