[发明专利]一种永磁同步电机无传感器复合控制方法

说明书

本发明属于永磁同步电机技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机无传感器复合控制方法，包括以下步骤：步骤1、根据复合控制计算后输出的转速值将控制过程分为：第一阶段，零低速阶段，其转速上限值为n_min；第二阶段，过渡阶段，其转速上下限分别为n_max、n_min；第三阶段，中高速阶段，其转速的下限为n_max；步骤2、零低速阶段采用旋转高频电压注入法来检测转速和转子位置；步骤3、过渡阶段采用复合控制法来检测转速和转子位置；步骤4、中高速阶段采用EKF观测器法来检测转速和转子位置。该方法能够实现永磁同步电机全速度范围内的无传感器控制，具有适应范围广，抗干扰性强等优点。

技术领域

本发明属于永磁同步电机技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机无传感器复合控制方法。

背景技术

永磁同步电动机(PMSM)由于自身结构简单，具有转速平稳、动态响应快、过载能力强、可靠性高、结构多样化、应用范围广等优点，已成为研究热点，并得到广泛的应用。

传统永磁同步电机机械速度位置传感器不仅增加了电机系统成本，体积和安装难度，同时对环境有较严格的要求，测量精度易受振动的影响，降低了系统的整体可靠性。采用无传感器控制技术的PMSM驱动系统可提高运行效率，扩大使用范围，降低设备成本和运行成本，增强在特殊环境下的稳定性，现已成为永磁同步电机控制技术研究与发展的一个趋势。但是，目前还没有任何一种无传感器控制方法可以在全速度范围内稳定运行，在零、低速范围内通常采用高频注入等方法，在中高速范围内通常采用滑模观测器和EKF观测器等方法，传统滑模观测器对参数变化具有较强的鲁棒性，但不可避免会带来抖振和时间延时问题，而EKF观测器适用于高性能伺服系统，可以在很大的速度范围内工作，也可以对相关状态和某些参数进行估计。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实现永磁同步电机全速度范围内的无传感器控制。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种永磁同步电机无传感器复合控制方法，包括以下步骤：

步骤1、根据复合控制计算后输出的转速值将控制过程分为：第一阶段，零低速阶段，其转速上限值为n_min；第二阶段，过渡阶段，其转速上下限分别为n_max、n_min；第三阶段，中高速阶段，其转速的下限为n_max；

步骤2、零低速阶段采用旋转高频电压注入法来检测转速和转子位置；

步骤3、过渡阶段采用复合控制法来检测转速和转子位置；

步骤4、中高速阶段采用EKF观测器法来检测转速和转子位置。

在上述的永磁同步电机无传感器复合控制方法中，n_min、n_max分别取值为90r/min、150r/min。

在上述的永磁同步电机无传感器复合控制方法中，步骤2的实现包括以下步骤：

步骤2.1、首先在基波激励上叠加一个三相平衡的高频电压激励，然后检测电机中所产生的对应电流响应；

步骤2.2、依次通过带通滤波器、同步轴系高通滤波器和转子位置跟踪观测器获取到永磁同步电机零、低速阶段的电机转速和转子位置。

在上述的永磁同步电机无传感器复合控制方法中，步骤3的实现包括采用加权平均算法对转速进行估计，通过以下公式确定转速和转子位置估计值：