[发明专利]一种永磁同步电机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无速度传感器控制方法，其特征在于，包括：

(1)构建用于获取电机负载转矩的负载转矩观测器和用于获取电机转速的转速观测器；

(2)根据所述负载转矩观测器、所述转速观测器以及构建的可调模型获得电机开环控制系统的截止频率和相位裕度；

(3)判断所述截止频率和相位裕度是否满足设定要求，若是，则执行步骤(4)；若否，则对所述负载转矩观测器的控制参数进行整定，并返回执行步骤(2)；

(4)利用经过参数整定的负载转矩观测器获取负载转矩，并根据获取的负载转矩和所述转速观测器获取电机转速；

(5)利用获取的负载转矩和电机转速实现电机双闭环控制；所述负载转矩观测器和转速观测器构成新的自适应率；所述方法在实现无速度传感器控制的同时，能观测电机转速和负载转矩两种物理量。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机无速度传感器控制方法，其特征在于，所述负载转矩观测器的输入与输出关系为：

所述转速观测器的输入与输出关系为：

其中，为电机负载转矩观测值，k_p为比例控制参数，k_i为积分控制参数，e_ω为转子角频率误差，T_e为电机电磁转矩，n_p为电机极对数，J为转动惯量，为转子角速度观测值。

3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机无速度传感器控制方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：

对构建的可调模型进行线性化，得到可调模型传递函数G_A(s)；

根据所述可调模型传递函数G_A(s)、所述负载转矩观测器的输入与输出关系以及所述转速观测器的输入与输出关系，获得电机开环控制系统的开环传递函数G_op(s)；

将所述开环传递函数G_op(s)从时域转化到频域得到G_op(jω)；

根据|G_op(jω_c)|＝1获得所述开环传递函数的截止频率ω_c；

根据所述截止频率ω_c获得所述开环传递函数的相位裕度

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种永磁同步电机无速度传感器控制方法，其特征在于，所述负载转矩观测器的控制参数包括：比例控制参数k_p及积分控制参数k_i。

5.根据权利要求3所述的一种永磁同步电机无速度传感器控制方法，其特征在于，所述截止频率的设定要求为：所述截止频率处的幅值增益为-20dB/dec；所述相位裕度的设定要求为：所述相位裕度大于或等于45°。

6.一种采用权利要求1-5任一项所述控制方法的永磁同步电机无速度传感器控制系统，其特征在于，包括：负载转矩观测模块、转速观测模块及电机双闭环控制模块；

所述负载转矩观测模块，用于采集电机运行状态下的转子角频率误差e_ω，并根据所述转子角频率误差e_ω、比例控制参数k_p及积分控制参数k_i，获取电机负载转矩

所述转速观测模块，用于采集电机运行状态下的电磁转矩T_e，并根据所述电磁转矩T_e、获得的负载转矩电机极对数n_p及转动惯量J，获取电机转速

所述电机双闭环控制模块，用于根据获得的负载转矩和电机转速实现电机双闭环控制。

7.根据权利要求6所述的一种永磁同步电机无速度传感器控制系统，其特征在于，

所述转子角频率误差e_ω、比例控制参数k_p及积分控制参数k_i与电机负载转矩之间关系为：

所述负载转矩电机电磁转矩T_e、电机极对数n_p及转动惯量J与电机转速之间关系为：