[发明专利]一种基于永磁磁链观测器的有限位置集无位置控制方法

权利要求书

1.一种基于永磁磁链观测器的有限位置集无位置控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，电流和电压的检测与计算：

检测永磁电机的三相电流i_a，i_b，i_c，并经过3s/2s Clarke变换得到两相静止坐标系下电流i_α和i_β，检测直流电源电压与三相占空比，经3s/2s Clarke变换得两相静止坐标系下电压u_α和u_β；

步骤2，永磁磁链的观测：

取步骤1中得到的两相静止坐标系下电压电流u_α、u_β、i_α、i_β与上一周期步骤3位置预测计算得到的估计位置其中第一个周期为电机初始位置θ₀，由永磁磁链观测器估计出静止坐标系下的永磁磁链

步骤3，估计位置与转速的计算：

将两相永磁磁链通过有限位置集无位置预测计算出估计位置并微分得到估计转速

所述步骤3中有限位置集无位置预测算法的代价函数为：

步骤4，反馈电流的计算：

取步骤3位置预测计算得到的估计位置用于坐标变换，得到两相旋转坐标系下的电流i_d，i_q；

步骤5，电机无位置传感器控制下调速运行：

给定转速n^*与反馈转速n做差，经PI控制器得到给定q轴电流i_q^*，给定d轴电流i_d^*为0，dq轴电流给定值与步骤4中获得的反馈值做差，经过PI控制器输出并经过2r/2s IPark变换计算出两相静止坐标系下的参考电压u_α^*、u_β^*，最终输出SVPWM波驱动电机转子运动，调速运行通过改变给定转速进行电机调速。

2.根据权利要求1所述的一种基于永磁磁链观测器的有限位置集无位置控制方法，其特征在于，所述步骤1中，两相静止坐标系下电流i_α和i_β和两相静止坐标系下电压u_α和u_β分别为：

其中S_a，S_b，S_c为控制器输出的占空比，U_dc为直流母线电压值。

3.根据权利要求1所述的一种基于永磁磁链观测器的有限位置集无位置控制方法，其特征在于，所述步骤2中的永磁磁链观测器，PI为比例加积分结构，ψ_f为永磁磁链，L、R为电机的相电感与相电阻参数，根据基于电压模型和电流模型的磁链计算公式，磁链分别被表示为

电压模型法：

电流模型法：

根据电流模型法，由已知的磁链估算出电流的估计值，表达式为：

将估计的电流和真实的电流做差，并通过线性补偿器G反馈到电压模型法，引入反馈后的电压模型法的表达式变为:

代入电流模型法估算的电流值后永磁磁链的表达式为:

定义的G传递函数为:

当k_p与k_i的增益设置为k_p＝ωL,k_i＝ω²L时，估计永磁磁链的传递函数写为:

其中ω是观测器的截止频率，估计永磁磁链的传递函数化简为:

4.根据权利要求3所述的一种基于永磁磁链观测器的有限位置集无位置控制方法，其特征在于，所述永磁磁链观测器中ω参数取ω＝80。