[发明专利]基于霍尔传感器的永磁同步电机转子位置和速度估计方法

权利要求书

1.基于霍尔传感器的永磁同步电机转子位置和速度估计方法，具体步骤如下，其特征在于：

S1、依据安装在永磁同步电机定子上的霍尔传感器输出的信号，得到一系列离散的电角度值；

S2、将六个连续的离散电角度值做最小二乘算法拟合得到连续的电角度信息，以用来进行坐标变换和作为滑模观测器的输入；

S3、将采样的三相电流值通过坐标变化得到d轴电流值、q轴电流值，按照同步坐标系下的电磁转矩方程计算电磁转矩；

S4、依据电机的机械运动方程设计滑模观测器,观测转子的电角速度和负载转矩；

S5、将S4观测的电角速度作为转速环的反馈，观测的负载转矩值前馈至q轴电流环。

2.根据权利要求1所述的一种基于霍尔传感器的永磁同步电机转子位置和速度估计方法，其特征在于，所述步骤S2具体如下：

S2.1、选取六个连续的霍尔离散电角度值作为拟合数据，拟合窗口随电机转子的转动而移动；

S2.2、考虑到估计效率和估计精度，拟合次数设置为二次，具体地，拟合表达式如下：

θ(t)＝a₂t²+a₁t+a₀ (1)

其中a₀、a₁、a₂是待求解的系数，t是时间，θ(t)是拟合得到的连续电角度值；

S2.3、按照使拟合的电角度和实际的电角度的误差的平方和最小的原理，构建如下方程来求解系数：

Ax＝B (2)

其中，t_k为霍尔离散角度值θ_k对应的时刻，A是系数矩阵，x、B是列向量；

S2.4、对(1)式获得的连续电角度值进行限幅，使其值位于连续的两个霍尔离散电角度值之间，限幅公式如下所示：

3.根据权利要求1所述的一种基于霍尔传感器的永磁同步电机转子位置和速度估计方法，其特征在于，所述步骤S3具体如下：

S3.1、电流传感器采样永磁同步电机三相电流，经过静止坐标变换得到两相静止坐标系上的电流，具体地，计算过程如下所示：

其中，i_a、i_b、i_c是电流传感器采样的三相定子电流；i_α、i_β是两相静止坐标系电流；

S3.2、依据S3.1得到的静止两相电流和步骤S2获得的电角度值，经过同步旋转坐标变换得到旋转坐标系上的两相电流，具体地，计算过程如下所示：

其中，θ是步骤S2得到的转子电角度值；i_d、i_q是两相同步旋转坐标系电流；

S3.3、对于表贴式永磁同步电机，在两相同步旋转坐标系中计算永磁同步电机的电磁转矩，具体地，计算过程如下所示：

其中，T_e是电机的电磁转矩；n_p是电机的极对数；ψ_f是电机转子的永磁体磁链。