[发明专利]一种永磁同步电机起动平滑切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及永磁同步电机，尤其涉及一种风机、泵类、压缩机等负载用无位置传感器磁场定向控制永磁同步电机起动时由位置开环、速度开环、电流闭环向位置、速度、电流三闭环平滑切换的方法。

背景技术

磁场定向控制是目前业界公认最先进的电机控制理论，它可使永磁同步电机在任何速度下以更高的效率、更好的动态响应以及更小的扭矩波动运行。目前，永磁同步电机磁场定向控制系统普遍采用位置、速度和电流三闭环的控制方法，为了计算出永磁同步电机运行需要的转矩电流分量和磁通电流分量，需要实时获得可靠的转子信息。对于高性能伺服电机，现多用光电码盘、旋转变压器等机械位置传感器测量，而这些装置会增加电机的尺寸与成本，降低电机运行的可靠性。对于无需低转速、高动态控制性能的风机、泵类、压缩机等负载，通常采用成本低、可靠性高的无机械位置传感器。目前比较成熟的无机械位置传感器检测方法主要有反电动势法和滑模观测器法，这两种方法在中高速运行时对转子位置检测有良好的效果，然而在静止和低速运行时因反电动势幅值太小，导致其信噪比过低而无法准确地获取转子位置信息。为了保证电机从静止状态运行，通常采用位置开环、速度开环、电流闭环的I/F方式进行强迫起动，待永磁同步电机的转速达到无机械位置传感器检测方法能准确地检测到转子位置后，瞬间切换到位置、速度、电流三闭环模式运行。由于切换前用于PARK变换和逆变换的转子位置角是预设的，并不代表转子的实际位置，而通过无机械位置传感器检测出来的是转子实际位置。因此，切换时预设转子位置未必等于实际位置，结果导致永磁同步电机的电流发生畸变，速度产生抖动。实际使用时，一般通过对切换速度、电流环控制参数进行反复调节，保证在某一负载下切换瞬间位置、速度和电流无突变。但如果负载改变，切换时位置和电流又会发生畸变，速度又会产生抖动，应用范围受到很大的限制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种风机用无位置传感器磁场定向控制永磁同步电机起动时由位置开环、速度开环、电流闭环向位置、速度、电流三闭环切换时，只需预设一次参数，就能实现任意负载下，转子位置和相电流无畸变，转速无抖动的平滑切换方法。

实现上述目的的技术方案是：

一种永磁同步电机起动平滑切换方法，包括下列步骤：

(1)预设转矩给定电流i_qref1恒等于永磁同步电机额定电流的1.5倍，同时，预设加速系数k，使转子给定位置角θ_ref1按∫2πkt²dt进行变化，式中t为加速时间，将平滑切换开关放到位置1，使转矩电流i_qref等于i_qref1，使PARK变换和逆变换的位置角θ_ref等于θ_ref1，强迫永磁同步电机起动并加速旋转；