[发明专利]一种永磁同步电机无速度传感器控制方法

说明书

本发明提供了一种永磁同步电机无速度传感器的控制方法，包括低速控制方法，中高速控制方法和低速控制转中高速控制的切换方法；低速控制方法用于电机启动至低速运行的阶段，中高速控制方法用于电机运行至中高速的阶段，低速控制转中高速控制的切换方法用于在7.5Hz切换点前后由低速控制方法平滑切换至中高速控制方法，使得电机在全频段范围内有更为平滑的调速过程。本发明提供的控制方法使滑模观测器在转速变化的情况下仍保持一致的收敛特性。

技术领域

本发明涉及电机参数调整技术领域，特别涉及一种永磁同步电机无速度传感器控制方法。

背景技术

随着船舶动力系统的发展，永磁同步电机在船舶电力拖动领域中的使用日益广泛。受制于安装环境条件等因素的限制，旋转编码器及光电编码器等速度测量装置的安装难度较大，因此舰船用永磁同步电机多采用无速度传感器的控制方式。在低频段一般使用速度开环的I/f控制方法，在中高频段一般使用基于滑模观测器的矢量定向控制方法。在低频段至中高频段的切换前后，两种控制方法的不同导致电机的驱动电压产生突变，电机出现抖动、卡转等现象。

发明内容

本发明提出一种使得切换前后电机的控制参数实现平滑地切换，从而避免两种控制方式切换导致的电机抖动的永磁同步电机无速度传感器控制方法。

本发明旨在提供一种永磁同步电机无速度传感器控制方法，其特征在于，所述永磁同步电机无速度传感器控制方法包括低速控制方法，中高速控制方法和低速控制转中高速控制的切换方法；

所述低速控制方法用于电机启动至低速运行的阶段，包括以下步骤：

步骤1.1预设电机电流指令值以及初始角度值；

步骤1.2将电机的目标转速进行时间积分，再加上初始角度值，得到当前角度值，使用当前角度值生成坐标系；

步骤1.3将预设的电机电流指令值与采样的电机电流值相减得到的差值进行闭环控制运算，获得在当前生成的坐标系下的电机控制电压；

步骤1.4将PI运算得到的结果在生成的坐标系下进行反park变换计算，计算结果作为电机的实际控制电压；

所述中高速控制方法用于电机运行至中高速的阶段，所述中高速运行阶段为7.5Hz至50Hz；包括以下步骤：

步骤2.1电机控制目标转速与观测转速的差值进行PI运算，得到的结果作为计算电机电流指令值；

步骤2.2计算指令电机电流值与采样电机电流指令相减得到的差值进行PI运算；

步骤2.3PI运算得到的结果在观测坐标系下进行反park变换计算，计算结果作为电机的控制电压；

所述低速控制转中高速控制的切换方法用于在7.5Hz切换点前后由所述低速控制方法平滑切换至所述中高速控制方法，包括以下步骤：

步骤3.1将低速控制方法生成的控制电压在滑模观测坐标系下进行反park变换计算，计算得到的结果作为切换后第一个控制周期的电机电压控制指令；

步骤3.2将低速控制方法的预设电机电流指令值在生成的坐标系下进行park反变换计算；

步骤3.3将步骤3.2得到的结果在观测坐标系下进行park正变换，得到预设指令电机电流值在观测坐标系下的d轴分量和q轴分量；

步骤3.4将步骤3.3得到的d轴分量作为切换后的d轴计算指令电机电流值，并使其在1秒内衰减到零；步骤3.3得到的q轴分量作为切换后的q轴计算指令电机电流值。

更进一步地，在步骤2.3中，所述观测坐标系由滑模观测器进行角度观测并通过以下步骤获取：