[发明专利]一种基于旋转高频注入法的无速度传感器控制方法

说明书

本发明公开了一种基于旋转高频注入法的无速度传感器控制方法，在转子角度和转速的估算中，高频信号注入法尤其适合零速和低速，同时采用模糊控制器替代传统PI速度调节器。在永磁同步电机矢量控制系统中，由于传统的PI调节器延时明显，自适应能力不高等因素，而模糊控制的鲁棒性强，干扰和参数变化对控制效果的影响被大大减弱，尤其适合于非线性、时变及纯滞后系统的控制，模糊控制是基于启发性的知识及语言决策规则设计的，这有利于模拟人工控制的过程和方法，增强控制系统的适应能力，具有一定的智能水平，对那些数学模型难以获取、动态特性不易掌握或变化非常显著的对象非常适用。

技术领域

本发明涉及无速度传感器测速技术领域，具体涉及一种基于旋转高频注入法的无速度传感器控制方法。

背景技术

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM)具有功率密度高、能量转换效率高、调速范围广、体积小、重量轻等优点，在工业、民用、军事等领域得到广泛的应用。

永磁同步电机的控制需要获得电机转子的位置和速度信息，目前应用比较普遍的位置传感器包括光电编码器、旋转变压器等装置，而这些装置的使用不但增加了系统的体积和成本，降低了系统的可靠性，也限制了永磁同步电机在特殊环境下的应用，为解决机械传感器带来的诸多缺陷，无传感器控制技术的研究已成为国内外的研究热点，并取得了一定成果，但还存在许多问题。最重要的是目前还没有一种单一的无传感器技术能够适用于在各种运行条件下有效地控制电机。现有技术中，或适用于低速运行，或适用于高速运行，或受电机参数影响较大，或计算量很大、结构复杂，或稳定性不是很好。

在电机速度检测过程中，机械传感器存在很多难以解决的缺点。如：在一些特殊的工作环境下(高温，高压)，其提供的信息精度不值得信赖；同时使用机械传感器使电机控制系统成本的增加、维护困难等。此外，因为常规PI控制器一般都会存在一个问题——积分饱和。所谓积分饱和，是指系统存在一个方向的偏差时，PI控制器的积分环节不断累加，最终到达控制器的限幅值，即使继续积分作用，控制器输出不变，所以出现了积分饱和。一旦系统出现反向偏差，控制器反向积分，控制器输出逐渐从饱和区退出，退出的时间与之间积分饱和的深度有关。但是，在退饱和的时间内，控制器输出还是在限幅值，此时容易出现调节滞后，导致系统性能变差。

发明内容

为了克服现有的基于无速度传感器的永磁同步电机的转子角度、转速估计方法存在的原理复杂、计算量大以及积分饱和的问题，现在特别提出一种具有较高动态性能且易于工程实现的一种基于旋转高频注入法的无速度传感器控制方法，通过模糊控制器调整PI调节器的比例积分系数，以使PI调节器能在电机很宽的速度范围内都具有良好的动稳态性能。

为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于旋转高频注入法的无速度传感器控制方法，包括以下步骤：

步骤1：交流永磁同步电机检测输出三相电流i_a、i_b和i_c；

步骤2：三相电流i_a、i_b和i_c经过Clark变换，输出两相静止直角坐标系α-β下的两相定子电流i_α和i_β；

步骤3：两相定子电流i_α和i_β经过Park变换，输出两相同步旋转坐标系d-q 下的两相电流i_d和i_q；

步骤4：将转子参数估算模块内的全维观测器中估算出转子转速的估计值乘以一常数得到估算的转子转速n，并将估算的转子转速n与实际的转子转速 n*进行作差，差值通过模糊控制器PI调节后输出参考转矩