[发明专利]无位置传感器矢量控制永磁同步电机速度开环切换闭环控制方法和装置

说明书

本发明提供一种无位置传感器矢量控制永磁同步电机速度开环切换闭环控制方法；电机从静止运行至速度闭环的过程包括四个阶段：第一阶段为转子位置预定位阶段，第二阶段为流频比启动阶段，第三阶段为速度开环切换至速度闭环阶段，第四阶段为速度闭环运行阶段；所述控制方法包括：步骤S1，观测器从第一阶段完成后即开始启动转子位置的估算，以保证在第三阶段进入前，观测器转子位置估算已经收敛；步骤S2，计算触发切换时刻的转子位置偏差；步骤S3，将转子位置偏差在设定的过渡时间内衰减至0或小于设定阈值的接近于0。本发明算法简单，计算量小，切换时间短，电机运转平稳。

技术领域

本发明涉及一种无位置传感器的永磁同步电机启动方法，具体地说是一种永磁同步电机从速度开环启动过渡到速度闭环运行的控制方法。

背景技术

近年来,永磁同步电机调速系统已经成为交流调速传动领域的研究热点。永磁同步电机的矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的速度和位置控制。随着矢量控制技术的发展及成熟，越来越多设备采用配备矢量控制技术的永磁同步电机，如空调、压缩机、水泵等。在实际应用中，随着电机精度、成本和可靠性要求的提高，无位置传感器矢量控制方案是近年来研究的热点和趋势。然而，在控制器采用无位置传感器进行矢量控制时，由于基于反电势的无位置观测器在静止和超低速时无法准确预测转子位置，因而使得电机启动技术成为关键一环。

无位置传感器的启动方式主要包括：预定位流频比(I/F)开环启动法、高频注入法等方法。无论采用何种启动算法，在启动完成后，电机需要平滑的过渡到无位置传感器的速度闭环运行。如果切换方法不合适，将导致闭环控制不稳定，甚至失控。

对于预定位流频比(I/F)开环启动法，切换算法主要采用直接过渡法、转矩功角自平衡、加权平均值等，这些方法存在切换不稳定、过渡时间长等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种无位置传感器矢量控制永磁同步电机速度开环切换闭环控制方法，是一种电机在采用预定位流频比(I/F)开环启动法时，从流频比启动阶段的速度开环启动切换至速度闭环运行的控制方法，保证电机平稳安全可靠地过渡到速度闭环运行。

为实现以上技术目的，本发明采用的技术方案是：

第一方面，本发明的实施例提出一种无位置传感器矢量控制永磁同步电机速度开环切换闭环控制方法；

电机从静止运行至速度闭环的过程包括四个阶段：第一阶段为转子位置预定位阶段，第二阶段为流频比启动阶段，第三阶段为速度开环切换至速度闭环阶段，第四阶段为速度闭环运行阶段；

所述控制方法包括：

步骤S1，观测器从第一阶段完成后即开始启动转子位置的估算，以保证在第三阶段进入前，观测器转子位置估算已经收敛；

步骤S2，计算触发切换时刻的转子位置偏差θ_L；

θ_L＝θ_set-θ_obs (1)

θ_set为速度开环给定角度，θ_obs为已收敛的观测器估算角度；

步骤S3，将转子位置偏差θ_L在设定的过渡时间内衰减至0或小于设定阈值的接近于0；计算过程如下：

初始化：θ_output(0)＝θ_L，θ_input＝ε(0≤ε≤0.01) (2a)

然后计算：