[发明专利]基于新型扰动观测器的永磁直线电机无位置传感器控制方法

摘要

本发明公开了一种基于新型扰动观测器的永磁直线电机无位置传感器控制方法。以永磁直线电机静止坐标系下的电压方程为重构目标，设计了新型的扰动观测器，扰动观测器输入为静止坐标系下的电压u_α、u_β和电流i_α、i_β，输出为静止坐标系下的反电势估计值然后将送入锁相环结构，即可求解出位置和速度信息；新型扰动观测器具有较高的抗干扰能力，当存在高频和低频干扰情况下，都能较为精确的估计出位置和速度信息。基于新型扰动观测器的无位置传感器控制方法无需信号注入，避免了滤波器使用，具有高精度和响应速度，确保了永磁直线电机无位置传感器的稳定运行。

主权项

1.一种基于扰动观测器的永磁直线电机无位置传感器控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，电流和电压的检测和计算：检测永磁直线电机的三相电流ia，ib，ic，并经过3s/2s Clark变换得到两相静止坐标系下电流iα和iβ，检测直流电源电压与三相占空比，经3s/2s Clark变换得两相静止坐标系下电压uα和uβ；步骤2，永磁直线电机的启动：两开关置于1触点，系统处于启动阶段，此阶段下，函数发生器给定恒定频率的角度，供坐标变换使用，iα和iβ经2s/2r Park变换得到两相旋转坐标系下的电流id和iq；id参考值为0，iq参考值为一恰当正值，分别与反馈的id，iq做差，经过PI控制器输出参考电压ud，uq；ud，uq经过2r/2s Park‑1坐标变换后得到uα，uβ的参考值，最终输出SVPWM波驱电机动子运动；步骤3，反电势的观测：取i_α、i_β；取直流母线电压和三相占空比求解得到u_α、u_β，扰动观测器估计出静止坐标系下的反电势步骤4，估计位置与速度的计算：送入锁相环模块求解出估计速度，与估计反电势的相位，补偿模块对相位补偿后输出估计位置；步骤5，电机无位置传感器控制下调速运行：两开关切换置于2触点，系统处于调速阶段，该工作模式下参考速度与估计速度做差，经PI控制器得到iq参考值；设置id参考值为0，id，iq参考值分别与反馈值做差，经过PI控制器输出参考电压ud，uq，ud，uq经过坐标变换后得到uα，uβ，最终输出SVPWM波驱电机动子运动，调速阶段可通过改变参考速度进行电机调速；所述步骤3中扰动观测器的设计如下：扰动观测器扰动量与输入之间的传递函数为：其中，G0、G1为比例加积分结构，L为电感、R为电阻；当G1，G2满足G1＝‑(Ls+R)G2扰动观测器扰动量与输入之间的传递函数为可写作根据扰动观测器扰动量与输入之间的传递函数可知，当某一变量y与u1，u2存在y＝u1‑(Ls+R)u2的扰动观测器可用于估计此变量y，且估计传递函数为只需设置G0、G1的参数即可改变此传递函数，灵活的调整零极点。