[发明专利]永磁开关磁链电机无位置传感器直接转矩控制系统及控制方法

权利要求书

1.永磁开关磁链电机无位置传感器直接转矩控制系统，其特征在于，包括速度位置估计单元和滑模控制单元；

所述速度位置估计单元包括：

扩展反电动势模块，用以检测电机当前转速是否大于等于设定转速阈值，若是，由扩展反电动势模型得到扩展反电动势的幅值；若否，向扩展反电动势模型中注入高频信号，直至电机转速大于等于设定的转速阈值，并由扩展反电动势模型得到扩展反电动势的幅值；

二次扩展反电动势模块，用以根据扩展反电动势模块得到的扩展反电动势幅值，得到二次扩展反电动势；

锁相环模块，用以根据二次扩展反电动势得到转子的速度和位置；

所述滑模控制单元包括：

转矩滑模控制器，用以根据转子速度得到参考转矩和电机的转矩T_e得到参考电压的q轴分量；

磁链滑模控制器，用以根据参考磁链和电机的磁链ψ_s得到参考电压矢量的d轴分量。

2.根据权利要求1所述永磁开关磁链电机无位置传感器直接转矩控制系统，其特征在于，所述转矩滑模控制器为：

其中，s_Te为转矩环滑动变量，为

3.根据权利要求1所述永磁开关磁链电机无位置传感器直接转矩控制系统，其特征在于，所述磁链滑模控制器为：

其中，为磁链环滑动变量，为

4.永磁开关磁链电机无位置传感器直接转矩控制方法，其特征在于，基于权利要求1-3任一一项权利要求所述的永磁开关磁链电机无位置传感器直接转矩控制系统实现，包括如下步骤：

S1、检测电机当前转速是否大于等于设定转速阈值，若是，由扩展反电动势模型得到扩展反电动势的幅值；若否，向扩展反电动势模型中注入高频信号，直至电机转速大于等于设定的转速阈值，并由扩展反电动势模型得到扩展反电动势的幅值；

S2、根据步骤S1得到的扩展反电动势幅值，得到二次扩展反电动势，经锁相环得到转子的速度和位置；

S3、根据步骤S2获得的转子速度得到参考转矩参考转矩与电机的转矩T_e输入转矩滑模控制器中得到参考电压的q轴分量，将参考磁链和电机的磁链ψ_s输入磁链滑模控制器中得到参考电压矢量的d轴分量；

S4、所述参考电压的q轴分量、参考电压矢量的d轴分量经SVPWM调制得到调制信号。

5.根据权利要求4所述永磁开关磁链电机无位置传感器直接转矩控制方法，其特征在于，向扩展反电动势模型中注入高频信号后，得到的扩展反电动势的幅值为：

其中，ω_h是注入信号的频率，n表示谐波阶数，上标f表示基波分量，ΔL＝L_q-L_d。

6.根据权利要求5所述永磁开关磁链电机无位置传感器直接转矩控制方法，其特征在于，二次扩展反电动Q_α和Q_β为：

其中，为二次扩展反电势的大小。

7.根据权利要求6所述永磁开关磁链电机无位置传感器直接转矩控制方法，其特征在于，二次扩展反电动势采用归一化方法提取包含位置信息的正余弦量，得到：