无位置传感器矢量控制永磁同步电机平滑启动控制方法技术

本发明专利技术公开了无位置传感器矢量控制永磁同步电机平滑启动控制方法，该永磁同步电机在启动后被设定为恒转矩运行模式或恒转速运行模式，该平滑启动控制方法包括：开环控制，以Iq_max为q轴电流的目标值驱动电机运行,在开环控制下，当电机的实际运行稳态转速V达到第一目标转速V_ref1，进入恒转速闭环控制模式；恒转速闭环控制阶段，利用q轴的电流PI控制环将q轴实时检测电流值Iq1缓慢的收敛到Iq0；在转速闭环控制的模式下，将第一目标转速V_ref1抬升到最高目标转速V_max控制电机运行，然后进入恒转矩控制模式。它能保证启动的平滑稳定，减少电机运行的振动和噪音，提高启动可靠性。

Smooth Start Control Method for Sensorless Vector Control Permanent Magnet Synchronous Motor

【技术实现步骤摘要】
无位置传感器矢量控制永磁同步电机平滑启动控制方法
：本专利技术涉及无位置传感器矢量控制永磁同步电机平滑启动控制方法。
技术介绍
：目前，无位置传感器矢量控制永磁同步电机的控制方法，一般有恒转矩控制模式、或恒转速控制模式，或恒风量控制模式三种。例如美国专利US7525269公开的无位置传感器三相同步电机矢量控制器，只公开了电流转矩控制模式，进行恒转矩控制。中国专利CN103929109(A)也公开，基于无位置传感器矢量控制永磁同步电机的恒转速控制方法。如图1所示，一般恒转矩控制的方框图如图1所示，由于力矩T只与q轴电流有关，根据力矩计算公式T＝K*Iq，给出力矩设定值T就换算成q轴的设定电流Iq，就可以利用q轴PI电流环进行闭环控制实现恒力矩的控制。基于恒转矩运行模式下的无位置传感矢量控制的永磁同步电机启动控制策略，通常是采用电流观测器控制策略来估算反电动势，再通过反电动来估算转速和转子位置。在过低的转速，由于电参量幅值偏小，很难进行有效的估算。所以，通常电机启动时，先通过开环控制将电机转速提高到能够可靠估算的转速，然后再切入到闭环控制。而恒转矩控制策略并未对转速做闭环控制，所以在启动阶段为了能够可靠的接入闭环控制，通常的做法是提高开环控制的转速，这样容易引起启动阶段超调，启动时电机震动和噪音较大。在低速启动阶段电流信号比较混乱，若用户以较小的力矩指令值来启动，则容易引起电流限幅而导致转速估算失步，最终启动失败。因此，需要有一个有效可靠的控制策略，既能保证在恒转速模式下运行平稳，又可以在恒转矩模式下启动平稳，提高用户体验，又能够确保启动成功可靠性。专利技术内容：本专利技术的目的是提供一种无位置传感器矢量控制永磁同步电机平滑启动控制方法，主要解决现有技术中基于恒转矩运行模式下的无位置传感矢量控制的永磁同步电机在启动中启动不平稳，电机震动和噪音较大，容易引起启动失败，启动不可靠的技术问题。本专利技术的目的是通过以下的技术方案予以实现的：无位置传感器矢量控制永磁同步电机平滑启动控制方法，至少包括开环控制和恒转速闭环控制两个阶段。上述的无位置传感器矢量控制永磁同步电机在启动后被设定为恒转矩运行模式或恒转速运行模式，所述控制方法包括如下步骤：开环控制：根据电机的输出力矩最大值Tmax换算成q轴电流最大值Iq_max，以q轴电流最大值Iq_max作为q轴电流的上限值，控制电机进入开环控制的运行状态；恒转速闭环控制：当电机的实际运行稳态转速V达到第一目标转速V_ref1后，将q轴电流最大值Iq_max缓慢下降到用户设定的目标转矩值T0所对应的q轴电流目标值Iq0，并以第一目标转速V_ref1保持恒转速闭环控制的运行模式。上述的无位置传感器矢量控制永磁同步电机平滑启动控制方法，还包括：转速抬升运行控制：即在恒转速闭环运行模式下，将第一目标转速V_ref1抬升到最高目标转速V_max控制电机运行，当电机的实际运行稳态转速V达到最高目标转速V_max时,以最高目标转速V_max保持恒转速闭环控制的运行模式；当电机的实际运行稳态转速V达不到最高目标转速V_max时,则进入恒转矩闭环控制的运行模式。上述控制方法所述恒转矩闭环控制的运行模式是以目标转矩值T0作恒转矩闭环控制，即根据用户设定的目标转矩值T0换算成q轴电流目标值Iq0，利用q轴的电流PI控制环以q轴电流目标值Iq0为目标进行闭环控制。上述控制方法所述恒转矩闭环控制中，当转矩指令值偏小时或者负载变重时，实际运行稳态转速V小于预设的最低目标转速V_min时，退出恒转矩闭环控制模式进入恒转速控制，并通过在q轴电流目标值Iq0基础上增加电流增量delta_Iq对转速进行干预，使电机以设定的最低目标转速V_min作恒转速闭环控制，V_max>V_min≥V_ref1。上述控制方法所述在电机以设定的最低目标转速V_min作恒转速控制时，若实际运行稳态转速V与最低目标转速V_min的转速差Err大于设定值E0时，退出恒转速控制重新进入恒转矩控制，即以目标转矩值T0作恒转矩闭环控制。上述控制方法所述的实际运行稳态转速V，是指电机以第一目标转速V_ref1恒速运行在一定的时间T2内实时检测转速Vt与第一目标转速V_ref1相当。上述控制方法所述的一定的时间T2是指2秒至4秒，所述的实时检测转速Vt与第一目标转速V_ref1相当是指两者相差不超过10转/分钟。本专利技术的无位置传感器矢量控制永磁同步电机平滑启动控制方法有益效果是：1)本专利技术的平滑启动控制方法，至少包括开环控制和恒转速闭环控制两个阶段，开环控制：根据电机的输出力矩最大值Tmax换算成q轴电流最大值Iq_max，以q轴电流最大值Iq_max作为q轴电流的上限值，控制电机进入开环控制的运行状态；在恒转速闭环控制：当电机的实际运行稳态转速V达到第一目标转速V_ref1后，将q轴电流最大值Iq_max缓慢下降到用户设定的目标转矩值T0所对应的q轴电流目标值Iq0，并以第一目标转速V_ref1保持恒转速闭环控制的运行模式；转速抬升运行控制：即在恒转速闭环运行模式下，将第一目标转速V_ref1抬升到最高目标转速V_max控制电机运行，当电机的实际运行稳态转速V达到最高目标转速V_max时,以最高目标转速V_max保持恒转速闭环控制的运行模式；当电机的实际运行稳态转速V达不到最高目标转速V_max时,则进入恒转矩闭环控制的运行模式。这样控制方式产生如下的技术效果：A、启动过程非常平滑，避免传统的做法容易引起启动阶段超调问题，消除传统的控制策略下引起启动时电机震动和噪音问题，提高用户体验；B、启动稳定，有效消除启动失败，提高启动的可靠性；C、能够在最小力矩指令下稳定可靠的启动电机，控制模式切换过程平滑；本专利技术整个启动过程效果可以做到与带霍尔传感器的永磁同步电机的启动效果无多大差别；D、扩大电机的在启动阶段的力矩值整定范围,有利于启动控制的平滑。附图说明：图1是传统无位置传感器矢量控制永磁同步电机恒转矩控制方框图。图2是无位置传感器矢量控制永磁同步电机原理示意图。图3是本专利技术永磁同步电机的立体图；图4是本专利技术永磁同步电机的电机控制器的立体图；图5是本专利技术永磁同步电机的剖视图；图6是本专利技术永磁同步电机的电机控制器的原理方框图；图7是图6对应的电路图；图8是永磁同步电机矢量控制的各坐标系关系图；图9是本专利技术的永磁同步电机的平滑启动控制流程图；图10是本专利技术的永磁同步电机的开环控制的框图；图11是本专利技术的永磁同步电机的恒转速闭环控制的框图；图12是本专利技术的永磁同步电机的转速抬升运行控制的框图；图13是本专利技术的永磁同步电机的恒转矩闭环控制的框图。具体实施方式：下面通过具体实施例并结合附图对本专利技术作进一步详细的描述。如图3、图4、图5所示，举例：假设本专利技术是一种三相永磁同步电机,由电机控制器2和电机单体1,所述的电机单体1包括定子组件12、转子组件13和机壳组件11，定子组件13安装在机壳组件11上，转子组件13套装在定子组件12的内侧或者外侧组成，电机控制器2包括控制盒22和安装在控制盒22里面的控制线路板21，控制线路板21一般包括电源电路、微处理器、母线电压检测电路、逆变器，电源电路为各部分电路供电，母线电压检测电路将直流母线电压Uabc本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无位置传感器矢量控制永磁同步电机平滑启动控制方法，其特征在于，所述控制方法至少包括开环控制和恒转速闭环控制两个阶段。

【技术特征摘要】
1.无位置传感器矢量控制永磁同步电机平滑启动控制方法，其特征在于，所述控制方法至少包括开环控制和恒转速闭环控制两个阶段。2.根据权利要求1所述的无位置传感器矢量控制永磁同步电机平滑启动控制方法，其特征在于：所述的无位置传感器矢量控制永磁同步电机在启动后被设定为恒转矩运行模式或恒转速运行模式，所述控制方法包括：开环控制：根据电机的输出力矩最大值Tmax换算成q轴电流最大值Iq_max，以q轴电流最大值Iq_max作为q轴电流的上限值，控制电机进入开环控制的运行状态；恒转速闭环控制：当电机的实际运行稳态转速V达到第一目标转速V_ref1后，将q轴电流最大值Iq_max缓慢下降到用户设定的目标转矩值T0所对应的q轴电流目标值Iq0，并以第一目标转速V_ref1保持恒转速闭环控制的运行模式。3.根据权利要求2所述的无位置传感器矢量控制永磁同步电机平滑启动控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：转速抬升运行控制：即在恒转速闭环运行模式下，将第一目标转速V_ref1抬升到最高目标转速V_max控制电机运行，当电机的实际运行稳态转速V达到最高目标转速V_max时,以最高目标转速V_max保持恒转速闭环控制的运行模式；当电机的实际运行稳态转速V达不到最高目标转速V_max时,则进入恒转矩闭环控制的运行模式。4.根据权利要求3所述的无位置传感器矢量控制永磁同步电机平滑启动控制方法，其特征在于：所述的恒转矩闭环控制的运行模式是以...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝竞豪，边文清，
申请(专利权)人：中山大洋电机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44