[发明专利]基于低频电压注入法的永磁同步电机无位置传感器的控制方法

说明书

基于低频电压注入法的永磁同步电机无位置传感器的控制方法，本发明涉及永磁同步电机无位置传感器的控制方法。本发明为了解决在内置式永磁同步电机无位置传感器控制中，传统的零低速时所使用的高频信号注入法带来的高频噪音污染问题。本发明包括：一：永磁同步电机运行过程中，通过微处理器控制，向永磁同步电机的dq轴系中注入低频脉冲电压；将电机的控制序列分为注入周期和控制周期；二：根据在永磁同步电机αβ轴系中提取的脉冲电流信息，并通过电流微分计算得到转子的位置正交信号；三：设计基于空间傅里叶变换的矢量跟踪器，得到转子位置和转速，用于电机转速和电流闭环控制，实现无位置传感器控制。本发明用于电机控制技术领域。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及内置式永磁同步电机低噪音无位置传感器控制方法。

背景技术

永磁同步电机因其具有高功率密度、高转矩密度和良好的动态性能的特点，被广泛应用在各个领域。传统的矢量控制技术需要电机转子位置信息进行解耦控制，但是位置传感器的安装不仅增加了成本，还降低了系统的可靠性，因此无位置传感器技术成为了电机控制领域的主要研究方向之一。

无位置传感器技术主要分为运用在零低速的高频信号注入法和中高速的模型法。因为在转速较低时，模型法受到噪声的影响较大，因此零低速下通常采用高频信号注入法。基于模型法的中高速无传感器技术已经得到了广泛的应用，但是基于高频信号注入法的零低速无传感器技术因为受到高频噪音的影响，使其难以在工业领域中得到应用，特别是在家电领域。传统的高频信号注入法主要分为高频旋转电压注入法、高频脉振电压注入法和高频方波电压注入法。高频旋转电压注入法提出时间最早，能有效实现无位置传感器控制，但是其存在信号处理过程复杂、需要大量使用滤波器和额外的转矩脉动等缺点；相比之下，高频脉振电压注入法的原理更加简单且转矩脉动更小，因此得到更为广泛的应用，但是依旧需要使用滤波器；而高频方波电压注入法则不需要使用滤波器，且电压信号频率可以选择得更高，所以控制性能更加优越。然而，传统的电压注入法都是基于高频电压注入的方案，会产生严重的高频电流噪音污染，使这类方案的实用性降低。因此，为了提高无位置传感器技术的实用性，研究低噪音的零低速永磁同步电机无位置传感器控制策略具有重要的理论意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的是为了解决在内置式永磁同步电机无位置传感器控制中，传统的零低速时所使用的高频信号注入法带来的高频噪音污染问题，而提出基于低频电压注入法的永磁同步电机无位置传感器的控制方法。

基于低频电压注入法的永磁同步电机无位置传感器的控制方法包括以下步骤：

步骤一：永磁同步电机运行过程中，通过微处理器控制，向永磁同步电机的dq轴系中注入低频脉冲电压；将电机的控制序列分为注入周期和控制周期；dq轴系是指电机的旋转坐标系，低频脉冲电压注入时为注入周期，控制电机时为控制周期；dq轴系包括d 轴和q轴，d轴指向转子磁场的N极方向，q轴与d轴垂直；

步骤二：根据在永磁同步电机αβ轴系中提取的脉冲电流信息，并通过电流微分计算得到转子的位置正交信号；αβ轴系是指电机的静止坐标系；αβ轴系包括α轴和β轴，α轴指向定子的A相，β轴与α轴垂直；

步骤三：根据步骤二得到的转子的位置正交信号，设计基于空间傅里叶变换的矢量跟踪器，得到转子位置和转速，用于电机转速和电流闭环控制，实现无位置传感器控制。

本发明的有益效果为：在保证永磁同步电机无位置传感器系统正常运行的情况下，通过降低注入电压的频率(传统方法的电压信号频率通常为1kHz以上，本发明所使用的电压信号频率为50Hz)，使得噪音污染大幅下降(以电流信号功率密度为衡量标准，由注入1kHz电压信号时的0.08A²/Hz降低至0.001A²/Hz)，提高了该技术的实用性。