[发明专利]同步磁阻电机低转矩脉动无传感器控制方法

说明书

一种同步磁阻电机低转矩脉动无传感器控制方法，属于电机控制技术领域。本发明针对现有同步磁阻电机无位置传感器控制中，零低速时所使用的直轴高频信号注入法存在高频转矩脉动及噪音污染的问题。包括：向同步磁阻电机的dq轴系中同时注入预确定的相位相同、幅值成固定比例的高频脉冲电压；基于提取的同步磁阻电机abc三相轴系中的三相脉冲电流获得转子位置估计误差；再进一步获得转子估计位置与转子估计转速，并用于电机的闭环控制；再计算获得q轴补偿电流，并对电机q轴电流进行补偿，使转子实际转速更好的跟踪转子给定转速，从而降低同步磁阻电机输出转矩脉动。本发明在实现无位置传感器控制的基础上可降低同步磁阻电机输出转矩脉动。

技术领域

本发明涉及同步磁阻电机低转矩脉动无传感器控制方法，属于电机控制技术领域。

背景技术

同步磁阻电机因其具有较高功率密度、鲁棒性强、成本低和具有良好的动态性能等特点，被广泛应用在各个工业驱动领域。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。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。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，由于同步磁阻电机特殊的结构，其输出转矩全部为磁阻转矩，所以直轴电流不能与控制内置式永磁同步电机一样设置为零，所以传统的直轴高频电压注入法会产生严重的高频转矩脉动及电流噪音污染，使这类方案的实用性降低。此外同步磁阻电机的齿槽转矩、磁链空间谐波等对其输出转矩影响较大，造成较多低频次谐波，降低了输出转矩的平顺性，限制了其广泛应用。

因此，为了提高无位置传感器技术的实用性，研究低转矩脉动的零低速同步磁阻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

针对现有同步磁阻电机无位置传感器控制中，零低速时所使用的直轴高频信号注入法存在高频转矩脉动及噪音污染的问题，本发明提供一种同步磁阻电机低转矩脉动无传感器控制方法。

本发明的一种同步磁阻电机低转矩脉动无传感器控制方法，包括：

在同步磁阻电机运行过程中，向同步磁阻电机的dq轴系中同时注入预确定的相位相同、幅值成固定比例的高频脉冲电压；

提取同步磁阻电机abc三相轴系中的三相脉冲电流，并将其变换为dq轴系下的电流信号，对所述dq轴系下的电流信号进行微分计算并利用耦合参数进行耦合，获得转子位置估计误差Δθ；

对转子位置估计误差Δθ进行PI控制将其调节为零，得到转子估计位置与转子估计转速将转子估计位置与转子估计转速用于同步磁阻电机的转速和电流闭环控制，实现无传感器控制；

再计算转子给定转速ω_ref与转子估计转速的差值，基于所述差值计算q轴基波电流给定i_q0并采用频域迭代学习控制模块进行计算，获得q轴补偿电流i_{q_com}；采用q轴补偿电流i_{q_com}对电机q轴电流进行补偿，使转子实际转速更好的跟踪转子给定转速，从而降低同步磁阻电机输出转矩脉动。

根据本发明的同步磁阻电机低转矩脉动无传感器控制方法，

所述高频脉冲电压包括高频方波电压，公式如下：