一种面贴式永磁同步电机全速范围无位置传感器控制方法

摘要

本发明公开了一种面贴式永磁同步电机全速范围无位置传感器控制方法，首先在两相旋转估计坐标系的轴上注入脉振高频电压信号，注入角度在360°电角度范围内进行扫描，根据轴高频反馈实现初始位置识别；其次根据轴高频反馈电流完成位置实时跟踪；然后分别利用脉振高频注入法和滑模观测器法实现中高速和低速范围无位置传感器控制，并根据指令速度和实际速度实时选择控制方法，从而实现全速范围无位置传感器控制。由于两种控制方法相辅相成，因此控制性能较单独使用时有所提升，同时摆脱了滑模观测器法对电机参数的依赖，解决了高频注入法对原有控制及滑模观测器的影响，提出了完善的面贴式永磁同步电机全速范围无位置传感器控制策略。

主权项

一种面贴式永磁同步电机全速范围无位置传感器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在电机静止时，向电机转子的两相旋转估计坐标系的轴上注入脉振高频电压信号在轴上不注入信号，其中，U_dh为注入脉振高频电压幅值，ω_h为注入脉振高频电压角频率，t为时间，注入角度在360°电角度范围内进行扫描，根据两相旋转估计坐标系下轴的高频反馈电流幅值曲线和定子铁心的非线性磁化特性，获取电机转子的初始位置；(2)在电机转动时，向电机转子的两相旋转估计坐标系的轴上注入脉振高频电压信号在轴上不注入信号，获取轴上的高频反馈电流信号，对所述高频反馈电流信号进行处理，获取与角度估计误差成线性比例关系的数值，根据电机转子的初始位置和所述数值，估计电机转子的实时角度，并根据实时角度计算实时转速；(3)对电机同时运行滑模观测器法和脉振高频注入法进行无位置传感器控制，监测实时速度是否高于设定的临界转速，若是，执行步骤(4)，否则，执行步骤(6)，其中，所述临界转速在脉振高频注入法与滑模观测器法控制下的电机转子转速范围的重叠区域选取；(4)监测实际速度是否高于设定的失控转速，若是，执行步骤(5)，否则，执行步骤(6)，其中，所述失控转速是指滑模观测器法的失控转速；(5)从脉振高频注入法切换到滑模观测器法进行中高速下的无位置传感器控制，脉振高频注入法仍然运行，辅助进行速度监测，然后，周期性的执行步骤(3)，直到电机停止；(6)利用脉振高频注入法进行低速下的无位置传感器控制，滑模观测器法仍然运行，辅助进行速度监测；周期性的执行步骤(3)，直到电机停止；所述步骤(1)中，转子初始位置识别的具体步骤包括：(1‑1)向电机转子的两相旋转估计坐标系的轴上注入等频率电压信号，并调整注入等频率电压信号的注入电压幅值，获取估计坐标系下轴等频率反馈电流信号，绘制等频率反馈电流幅值曲线，在电机转子不动的前提下，根据等频率反馈电流幅值曲线选取凸极效应最明显的注入电压幅值；(1‑2)向电机转子的两相旋转估计坐标系的轴上注入等幅值电压信号，并调整注入等幅值电压信号的注入电压频率，获取估计坐标系轴等幅值反馈电流信号，绘制等幅值反馈电流频率曲线，根据等幅值反馈电流频率曲线选择凸极效应最明显且噪声小的注入电压频率；其中，所述等幅值电压信号的幅值为步骤(1‑1)中所获取的凸极效应最明显的注入电压频率；(1‑3)根据步骤(1‑1)和步骤(1‑2)中确定的注入电压幅值和注入电压频率，向电机转子的两相旋转估计坐标系的轴上进行脉振高频电压注入，注入角度在360°电角度范围内扫描，获取估计坐标系下轴的高频反馈电流信号，绘制高频反馈电流幅值曲线，并根据高频反馈电流幅值曲线获取峰值最大的峰值位置；(1‑4)在提取到的峰值位置及与其相差180°的电角度的位置先后注入两个恒定的脉冲电压矢量，根据估计坐标系下的电流响应确定磁极方向，并根据磁极方向确定出转子初始位置。