[发明专利]一种表贴式永磁同步电机无位置传感器转速估计切换方法

说明书

本发明属于永磁同步电机控制领域，涉及一种无位置传感器永磁同步电机调速控制策略。本发明提供了一种表贴式永磁同步电机无传感器宽速度范围控制的装置及方法，本发明主要解决传统机械式位置观测器带来的系统成本增加、稳定性差等缺点。方法包括：在零低速阶段，在估计直轴正方向注入脉振高频电压信号，检测相电流，位置观测器估计转速与位置角度；在中高速阶段，采用模型参考自适应方法，利用电压、电流等参数进行无位置传感器控制。在低速与中速切换阶段，使用斜率可根据速度变化的加权函数对两种方法的速度估计值进行加权计算，保证电机在全速度范围实现无位置传感器控制。

【技术领域】

本发明属于永磁同步电机控制领域，尤其是永磁同步电机两种无传感器控制方法的平滑切换。

【背景技术】

传统的永磁同步电机控制方式，其转子速度、位置信息来自位置传感器。位置传感器必须准确安装、经常维护。高精度的传感器的安装，增加了硬件系统的成本，增加了系统的维护工作量，同时，也使得系统对环境的适应能力降低，可靠性下降。无速度传感器控制方法可以解决以上问题。

脉振高频电压注入法在低速阶段具有良好的速度估计性能，但在中高速阶段由于滤波器带宽等因素的限制，估计性能会下降。

模型参考自适应方法适用于中高速阶段。在速度较小时，由于电信号幅值比较小，速度估计性能会随之下降，因此不适用于零速、低速阶段。

两种方法的混合控制策略，关键问题在于，估计速度信息融合方式方的确定，由低速阶段向高速阶段加速过程中，需要实现由脉振高频注入法到模型参考自适应方法的切换。现有的切换方式易引起切换阶段速度波动大、切换失败等问题。

【发明内容】

本发明提供了一种表贴式永磁同步电机无位置传感器混合控制方法，主要解决现有的表贴式永磁同步电机控制系统进行无位置传感器控制时单一的无位置控制方法无法在全速范围适用的问题。

本发明所述的表贴式永磁同步电机无位置传感器混合控制方法，包括：零低速阶段基于脉振高频信号注入法的无位置检测方法和中高速阶段的基于模型参考自适应方法的无位置传感器检测方法。

本发明设计了新型的混合无位置控制中估计速度值的计算公式，其特征在于，是根据估计速度绝对值大小，其斜率发生变化的分段函数：时，g₁＝1；时，当估计速度满足条件时，时，g₁＝0。g₂＝1-g₁。

其中，所述的脉振高频电压信号注入法包括以下步骤：

(1)、在直轴方向叠加高频电压信号:U_mh cos(ω_ht)；

(2)、电流传感器采集A、B两相电流，进行坐标变换，带通滤波，求出估计坐标系下的交轴电流响应高频分量

(3)、乘与注入的高频信号周期相等的正弦单位函数sin(ω_ht)。对结果进行低通滤波，得到与估计角度误差正弦值正相关的函数f(Δθ)；

(4)、将f(Δθ)作为误差输入PI控制器，PI控制器的输出为估计电角速度值调节f(Δθ)趋近于零，使估计位置角速度接近实际角速度。

下一步，测量三相电压值，低通滤波，截止频率为50Hz，进行坐标变换，求出直、交轴电压值u_d、u_q。

本发明所述的模型参考自适应方法中的参考模型是SPMSM的电压平衡方程，可调模型是：