[发明专利]一种永磁同步电机的无速度传感器控制方法和系统

权利要求书

1.一种永磁同步电机的无速度传感器控制方法，其特征在于，包括：

(1)获取永磁同步电机的三相电压u_a、u_b和u_c，三相电流i_a、i_b和i_c，对永磁同步电机的三相电压和三相电流进行Clark变换，得到永磁同步电机在αβ轴坐标系下的等效电压u_α和u_β，等效电流i_α和i_β；

(2)根据αβ轴坐标系下的等效电压和等效电流得到αβ轴坐标系下的电机反电动势；

(3)将αβ轴坐标系下的电机反电动势带入高阶广义积分器，自动消除电机反电动势中的直流分量和交流分量，得到αβ轴坐标系下的转子磁链；

(4)基于αβ轴坐标系下的转子磁链，提取转子位置和电机转速，基于转子位置和电机转速，得到永磁同步电机的三相输入电压，驱动永磁同步电机运行；

所述步骤(2)的具体实现方式为：

根据αβ轴坐标系下的等效电压和等效电流得到αβ轴坐标系下的电机反电动势：其中，e_α和e_β表示αβ轴坐标系下的电机反电动势，R_s为电机定子电阻；

所述步骤(3)的具体实现方式为：

将αβ轴坐标系下的电机反电动势带入高阶广义积分器，自动消除电机反电动势中的直流分量和交流分量，得到αβ轴坐标系下的转子磁链：

其中，ψ_rα和ψ_rβ为αβ轴坐标系下的转子磁链，s为拉普拉斯算子，K₁、K₂为高阶广义积分器的设计参数，ω′为高阶广义积分器输入的基波频率，L为永磁同步电机电感；

所述步骤(4)的具体实现方式为：

将αβ轴坐标系下的转子磁链相除求反正切，得到转子位置θ_e：

θ_e＝tan^-1(ψ_rβ/ψ_rα)

对转子位置求微分得到电机转速ω_e：

dθ_e/dt＝ω_e

基于转子位置和电机转速，得到永磁同步电机的三相输入电压，驱动永磁同步电机运行。

2.一种永磁同步电机的无速度传感器控制系统，其特征在于，包括：

Clark变换模块，用于对永磁同步电机的三相电压和三相电流进行Clark变换，得到永磁同步电机在αβ轴坐标系下的等效电压和等效电流；

高阶广义积分器，用于根据αβ轴坐标系下的等效电压和等效电流得到αβ轴坐标系下的电机反电动势，自动消除电机反电动势中的直流分量和交流分量，得到αβ轴坐标系下的转子磁链；

其中，ψ_rα和ψ_rβ为αβ轴坐标系下的转子磁链，s为拉普拉斯算子，K₁、K₂为高阶广义积分器的设计参数，ω′为高阶广义积分器输入的基波频率，L为永磁同步电机电感；

转子位置和转速计算模块，用于将αβ轴坐标系下的转子磁链相除求反正切，得到转子位置θ_e：

θ_e＝tan^-1(ψ_rβ/ψ_rα)

对转子位置求微分得到电机转速ω_e：

dθ_e/dt＝ω_e；

控制模块，用于对αβ轴坐标系下的等效电流i_α和i_β进行Park变换，得到dq轴坐标系下的等效电流i_d和i_q；将电机转速与给定转速作差后通过第一PI控制器得到q轴参考电流设定d轴参考电流将给定永磁同步电机的d轴参考电流和q轴参考电流分别与dq轴坐标系下的等效电流i_d和i_q作差后，分别通过第二PI控制器和第三PI控制器得到dq轴坐标系下的等效给定电压和将dq轴坐标系下的等效给定电压和经过park逆变换模块后依次输出给脉冲宽度调制模块、逆变器，得到永磁同步电机的三相输入电压，驱动永磁同步电机运行。