[发明专利]一种永磁同步电机无位置传感器控制转子位置角补偿方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机无位置传感器控制角度补偿方法，其特征在于，方法包括以下步骤：

步骤一，基于滑模观测器进行实时的转子位置角的估计：

首先，将采集到的abc三相定子电流i_a、i_b和i_c，i_a、i_b和i_c分别表示abc三相静止坐标系下a轴、b轴、c轴的定子电流，通过坐标变换由abc三相静止坐标系转化到αβ两相静止坐标系，从而得到αβ两相静止坐标系下的定子电流i_α和i_β，i_α、i_β分别表示αβ两相静止坐标系下α轴和β轴的定子电流；

接着，建立基于αβ两相静止坐标系下的永磁同步电机电压模型，根据基于αβ两相静止坐标系下的永磁同步电机电压模型构建滑模观测器；

然后，利用αβ两相静止坐标系下的定子电流i_α、i_β和定子电压u_α、u_β输入到滑模观测器中迭代输出α、β轴电流误差开关信号z_α、z_β，u_α、u_β分别表示αβ两相静止坐标系下α轴和β轴的定子电压，由在旋转坐标系上的电流环的输出量变换至两相静止坐标系获得；

最后，根据α、β轴电流误差开关信号z_α、z_β获得观测α、β轴的反电动势的估计值和进而再处理获得转子位置角的估计值θ；

步骤二，基于滑模观测得到的转子位置角的估计值θ构建一个估计的γδ旋转坐标系，γδ旋转坐标系的γ轴对应永磁同步电机实际的d轴，δ轴对应永磁同步电机实际的q轴；在γδ旋转坐标系下处理对转子位置角的估计值θ进行补偿。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机无位置传感器控制角度补偿方法，其特征在于：所述步骤一中，所述的变换矩阵M_abc/αβ具体表达式如下：

3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机无位置传感器控制角度补偿方法，其特征在于：所述步骤一中，所述的滑模观测器如下：

式中，分别为定子电流i_α、i_β的估计值；z_α、z_β分别为α、β轴电流误差开关信号；

α、β轴电流误差开关信号z_α、z_β分别表示为：

式中，k_s为滑模增益，sign为符号函数；

将α、β轴电流误差开关信号z_α、z_β经过离散化低通滤波器后得到αβ两相静止坐标系下α轴和β轴的反电动势的估计值和

式中，s为复频域中的复参变量，ω_c为低通滤波器截止频率；

再利用锁相环将观测的反电动势的估计值中的转子位置角计算出来，所用的锁相环用如下表达式表示，采用以下表达式求解获得每个时刻的转子位置角的估计值θ：

式中，θ为由滑模观测器估计出的转子位置角的估计值，k_{PLL_p}和k_{PLL_i}分别为锁相环的比例系数和积分系数，表示频域下连续积分环节。

4.根据权利要求3所述的一种永磁同步电机无位置传感器控制角度补偿方法，其特征在于：所述的sign符号函数如下：

式中，a表示可调参数，e表示自然常数，x表示sign符号函数的自变量。

5.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机无位置传感器控制角度补偿方法，其特征在于：所述步骤二具体为：

首先，将每个时刻k采集获得的三相定子电流i_a、i_b和i_c变换到γδ旋转坐标系下，获得时刻k下的γ轴电流值i_γ(k)和δ轴电流值i_δ(k)；

然后，提取出时刻k下的γ轴电流值i_γ(k)，按照以下公式处理获得出参考电流值与时刻k下的γ轴电流值i_γ(k)的差值Δi_dref-γ(k)：

Δi_dref-γ(k)＝i_dref(k)-i_γ(k)

其中，i_dref(k)表示参考电流值，Δi_dref-γ(k)表示参考电流值与时刻k下的γ轴电流值i_γ(k)的差值；

接着，设计以下公式表示的位置角补偿环节对参考电流值与时刻k下的γ轴电流值i_γ(k)的差值Δi_dref-γ(k)处理获得位置补偿角Δθ(k)：

Δθ(k)＝k_pΔi_dref-γ(k)+k_iT_samΔ_idref-γ(k)+Δθ(k-1)

式中，k_p为比例积分算法中比例系数，k_i为比例积分算法中积分系数，T_sam表示采样周期，Δθ(k)表示位置补偿角；

最后，将Δθ(k)相加到由步骤一通过滑模观测器得到的转子位置角的估计值θ(k)上进行补偿得到最终估计的转子位置角θ′，即：

θ′＝θ+Δθ

其中，θ′为最终估计的转子位置角。