[发明专利]一种多相永磁同步电机的无位置传感器控制方法

说明书

本发明公开了一种多相永磁同步电机的无位置传感器控制方法，在估计dq轴系下构造定子电流状态空间模型，根据在每个控制周期，对估计电流值与实际电流值的q轴误差分量积分获得初步估计速度，以估计电流值与实际电流值的d轴误差分量来校正初步估计速度，实现电机转速估计。本发明电机能从静止状态直接矢量闭环快速起动，全速域范围不需要多种算法切换，具有快速起动能力，高速运行稳定性好，低速运行带载能力强等优点。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种多相永磁同步电机的无位置传感器控制方法。

背景技术

与传统的三相电机系统相比，多相永磁电机在大功率高可靠性场合有更加突出的优势：可以用较小容量器件实现大功率；多相电机系统可以实现冗余控制，提高系统可靠性；电磁转矩脉动小；减小直流母线电流谐波。在船舶推进、城市轻轨、机车牵引、航空航天等领域得到了广泛的关注。

高性能的永磁同步电机矢量控制需要获取转子磁极位置信息，采用增加机械式编码器获取转子磁极位置的方式可能会带来很多问题，如硬件结构复杂，难以在恶劣条件下使用，对某些特殊结构电机，编码器安装困难，要增加控制器与编码器以及编码器和电机的机械连接，增加系统复杂度的同时，降低了系统的可靠性。

为了解决上述问题，基于高频注入法和基于反电动势法的速度估算方法相继被提出，常用无位置传感器控制算法适用范围有限，在全速域范围内采用多种算法融合的方法，导致运行不稳定，从而影响电机的起动性能、运行稳定性和低速性能。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种能从静止状态直接矢量闭环快速起动的多相永磁同步电机的无位置传感器控制方法，全速域不需要多种算法切换，具有快速起动能力，高速运行稳定性好，低速运行带载能力强等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多相永磁同步电机的无位置传感器控制方法，包括如下步骤：

1)，构造估计dq轴系下的定子电流状态空间模型；

2)，设定多相永磁同步电机第一套、第二套、…、第n套三相绕组的dq轴电压/电流分别为u_dq1/i_dq1、u_dq2/i_dq2、…、u_dqn/i_dqn，将各套三相绕组的dq轴电压的平均值作为dq轴等效电压u_dq，将各套三相绕组的dq轴电流的平均值作为dq轴等效电流i_dq；

3)，利用转速观测器根据q轴等效电压u_q，d轴电感上压降反电动势以及q轴电压扰动补偿量经一阶低通滤波器处理得到q轴电流估计值，q轴电流实际值与q轴电流估计值的差值经积分处理得到电机初步速度估计值

4)，利用转速观测器根据d轴等效电压u_d，q轴电感上压降以及d轴电压扰动补偿量经一阶低通滤波器处理得d轴电流估计值，d轴电流实际值与d轴电流估计值的差值经比例环节处理得电机速度校正量Δω；

5)，电机初步速度估计值经速度校正量Δω处理获得电机速度最终估计值

所述的一种多相永磁同步电机的无位置传感器控制方法，其定子电流状态空间模型为：

其中，L_d为电机的d轴电感，L_q为电机的q轴电感，R_s为电机的定子电阻，λ_PM为电机的永磁体磁链，u_sd、u_sq分别为电机的dq轴电压，i_d、i_q分别为电机的电流分量，K_d、K_q分别为dq轴虚拟电阻分量；电流实际值与估计值的差值