[发明专利]一种用于IPMSM故障处理的转子位置速度估计方法

权利要求书

1.一种用于IPMSM故障处理的转子位置速度估计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：根据IPMSM等效电路模型得到基于扩展反电动势的等效电路模型；

步骤2：基于超扭曲算法构建两相静止坐标系下的滑模观测器，即建立STA-SMO模型，以对两相电流进行观测；

步骤3：通过电压传感器和电流传感器分别实时采集IPMSM的三相电压信号和三相电流信号；

步骤4：将采集到的电压信号和电流信号分别进行Clark变化，得到两相静止坐标系下的电压信号和电流信号；

步骤5：将两相电压信号输入至STA-SMO模型，得到电流的观测值；

步骤6：根据电流的观测值与实际电流值的差值得到扩展反电动势的观测值；

步骤7：将得到的扩展反电动势的观测值作为正切锁相环结构的输入，在线实时进行转子位置和转子转速的估计；

步骤8：将得到的转子位置的估计值和转速的估计值反馈至IPMSM矢量控制中，从而实现位置传感器出现故障时电机的无传感器控制。

2.根据权利要求1所述的一种用于IPMSM故障处理的转子位置速度估计方法，其特征在于，所述的步骤1中，得到基于扩展反电动势的等效电路模型的过程具体包括以下步骤：

步骤101：在同步旋转坐标系中，IPMSM等效电路模型的数学表达式为：

其中，u_d和u_q分别为d轴电压和q轴电压，i_d和i_q分别为d轴电流和q轴电流；R为定子电阻，L_d和L_q分别为d轴电感和q轴电感，ψ_f为转子磁链，p为微分算子，ω_e为转子电转速；

步骤102：将IPMSM等效电路模型改写为：

步骤103：将改写后的IPMSM等效电路模型进一步整理可得：

步骤104：对整理后的IPMSM等效电路模型进行Park反变换，得到两相静止坐标系下的IPMSM模型：

其中，u_α和u_β分别为α相电压和β相电压，i_α和i_β分别为α相电流和β相电流，θ_e为转子电角度，表示转子位置；

步骤105：从得到两相静止坐标系下的IPMSM模型中获取EEMF，EEMF的表达式为：

其中，E_α为扩展反电动势在α轴的分量，E_β为扩展反电动势在β轴的分量，表示扩展反电动势的幅值；

步骤106：根据步骤104和步骤105得到IPMSM基于扩展反电动势的等效电路模型，即IPMSM实际等效电路模型：

其中，u_d和u_q分别为d轴电压和q轴电压，i_d和i_q分别为d轴电流和q轴电流；R为定子电阻，L_d和L_q分别为d轴电感和q轴电感，p为微分算子，ω_e为转子电转速，E_α为扩展反电动势在α轴的分量，E_β为扩展反电动势在β轴的分量。

3.根据权利要求1所述的一种用于IPMSM故障处理的转子位置速度估计方法，其特征在于，所述的步骤2中，STA-SMO模型的表达式为：

其中，和分别为α相电流观测误差和β相电流观测误差，k₁和k₂均为滑模系数，sign(·)为符号函数，p为微分算子，和均为观测器干扰项；

所述的观测器干扰项和的表达式分别为：

其中，和分别为α相电流的观测值和β相电流的观测值。