[发明专利]一种用于五相永磁容错电机无位置传感器控制方法

说明书

本发明公开了一种用于五相永磁容错电机无位置传感器控制方法，属于多相电机无位置传感器控制技术领域。先建立基于反电势的五相永磁容错电机的任两相数学模型；再利用双曲线函数构建基于任两相信号的电流状态观测器以获取相应的相反电势；然后构建通用锁相环模块，将所述正常两相反电势输入通用锁相环模块，计算得到电机转速和转子位置。该方法能够有效抑制系统中高频抖振，解决相位延迟问题，提高转子位置的估算精度；省去坐标变换，提高了系统的鲁棒性，使得电机在故障模式下和参数变化扰动下均具有较好的跟踪能力；此外，其算法计算量小，简单易于实现，有利于新理论的工程化和实用化。

技术领域

本发明属于多相电机无位置传感器控制技术领域，尤其涉及一种用于五相永磁容错电机无位置传感器控制方法。

背景技术

五相永磁容错电机具有高效率、高功率密度、宽调速范围、低转矩脉动和强容错能力等优点，在航空航天、电动汽车、舰船推进系统等领域得到广泛关注和应用。对于五相永磁容错电机控制系统，一般需要机械式位置传感器来检测转子位置和转速。但是机械式传感器的使用不仅会增加系统的成本和体积，还会降低系统的可靠性，从而限制了在高性能驱动应用场合的应用。因此，五相永磁容错电机无位置传感器控制的研究有着极其重要意义。

滑模观测器具有原理简单、稳定性好等特点，从而成为电机无位置传感器控制研究领域的一个研究热点。但是传统滑模观测器无位置控制系统抖振较大，同时由于低通滤波器的使用，会带来相位延迟的问题，一般需要增加相位补偿环节，不仅会增加滑模观测器结构的复杂度，同时也会降低估算系统的动静态跟踪能力。另一方面，当五相容错电机绕组发生故障时采用相应的容错控制策略可使得电机驱动系统继续无扰运行，提高电机驱动系统的可靠性。但故障模式下的电机相绕组处于不对称运行状态，并且正常相电流将发生畸变，若直接利用坐标变换构建观测器，故障模式下的估算精度将大为降低。此外，传统滑模观测器存在的问题将在故障模式下将进一步加剧。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，提出了一种强鲁棒性无需补偿的五相永磁容错电机无位置传感器控制方法，省去低通滤波器，无需相位补偿和坐标变换，能够确保电机驱动系统在正常和故障工况下均具有良好的跟踪性能，并且具备较好的抗扰动性能和动静态性能。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于五相永磁容错电机无位置传感器控制方法，包括以下步骤：

步骤1)建立基于反电势的五相永磁容错电机的任两相数学模型；

步骤2)利用双曲线函数构建基于任两相信号的电流状态观测器以获取相应的相反电势；

步骤3)构建通用锁相环(PLL)，将所述正常两相反电势输入通用PLL模块，计算得到电机转速和转子位置。

进一步，所述步骤1)的具体过程为：

五相永磁容错电机的任两相电压方程表示为

式中，R_s和L_s分别为定子电阻和电感；x,y∈1,2,…,5；u_x和u_y为第x相和y相电压；i_x和i_y为第x相和y相电流；e_x和e_y为第x相和y相反电势，表示为

其中，E_m＝ω_eγ_e；γ_e和θ_e分别为反电势系数和转子位置电角度。

进一步，所述步骤2)的具体过程为：

2.1)选取滑模变结构函数。

利用双曲线函数作为滑模变结构函数，重新五相永磁容错电机的任两相电压方程，可表示为