永磁同步电机无位置传感器控制方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了永磁同步电机无位置传感器控制方法和装置，该方法包括：确定d‑q坐标系下的电流型定子磁链，再以上一次估算出的转子位置作为位置信息对所述电流型定子磁链进行反Park变换，得到α‑β坐标系下的电流型定子磁链；利用引入有模型偏差补偿控制量的电压型定子磁链估算模型，估算出α‑β坐标系下的电压型定子磁链，该补偿控制量是所述电流型定子磁链与上一次估算出的电压型定子磁链之间的偏差经过调节器调节后的输出量；根据所述电压型定子磁链，得到d‑q坐标系下的转子磁链；利用锁相环将所述转子磁链的q轴分量锁定为零，估算出永磁同步电机的转子位置和速度信息，从而实现了在全速度范围内都获得高精度的转子位置和速度信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机控制
，更具体地说，涉及永磁同步电机无位置传感器控制方法和装置。
技术介绍
永磁同步电机调速控制系统需要获取精确的转子位置和速度信息作为反馈量以形成闭环控制。但利用高精度的位置传感器来直接测量转子位置和速度信息，不仅增加了系统成本，还降低了系统稳定性。为克服位置传感器的上述缺点，永磁同步电机无位置传感器控制技术应运而生。永磁同步电机无位置传感器控制技术，是指利用适当的算法来估算出转子位置和速度信息，从而取代位置传感器的技术。目前，比较成熟的算法有反电动势直接计算法、高频信号注入法、观测器法等，但这些算法都存在同样的缺陷，就是在零速和低速段精度差，因而难以在全速度范围内都获得高精度的转子位置和速度信息。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了永磁同步电机无位置传感器控制方法和装置，以实现在全速度范围内都获得高精度的转子位置和速度信息。一种永磁同步电机无位置传感器控制方法，包括：确定d-q坐标系下的电流型定子磁链；对所述d-q坐标系下的电流型定子磁链进行反Park变换，得到α-β坐标系下的电流型定子磁链；其中，所述进行反Park变换时所用位置信号为上一次估算出的永磁同步电机转子位置；利用引入有模型偏差补偿控制量的电压型定子磁链估算模型，估算出α-β坐标系下的电压型定子磁链；其中，所述模型偏差补偿控制量是所述α-β坐标系下的电流型定子磁链与上一次估算出的α-β坐标系下的电压型定子磁链之间的偏差经过调节器调节后的输出量；根据所述α-β坐标系下的电压型定子磁链，得到d-q坐标系下的转子磁链；利用锁相环将所述转子磁链的q轴分量锁定为零，估算出永磁同步电机的转子位置和速度信息。其中，所述确定d-q坐标系下的电流型定子磁链，包括：利用电流型定子磁链估算模型，估算出d-q坐标系下的电流型定子磁链；所述电流型定子磁链估算模型为式中，和分别为电流型定子磁链在d、q轴的分量；id和iq分别为d、q轴采样电流；Ld和Lq分别为d、q轴电感；ψr为永磁体磁链。其中，所述引入有模型偏差补偿控制量的电压型定子磁链估算模型为式中，和分别为电压型定子磁链在α、β轴的分量；uα和uβ分别为α、β轴指令电压；Rs为定子电阻；iα和iβ分别为α、β轴采样电流；ucom_α和ucom_β分别为ucom在α、β轴的分量；ucom为所述α-β坐标系下的电流型定子磁链与上一次估算出的α-β坐标系下的电压型定子磁链之间的偏差经过调节器调节后的输出量，作为所述模型偏差补偿控制量。其中，所述根据所述α-β坐标系下的电压型定子磁链，得到d-q坐标系下的转子磁链，包括：根据所述α-β坐标系下的电压型定子磁链，估算出α-β坐标系下的转子磁链；对所述α-β坐标系下的转子磁链作Park变换，得到d-q坐标系下的转子磁链。其中，所述根据所述α-β坐标系下的电压型定子磁链，估算出α-β坐标系下的转子磁链，包括：将所述α-β坐标系下的电压型定子磁链输入转子磁链估算模型，估算出α-β坐标系下的转子磁链；所述转子磁链估算模型为式中，ψrα和ψrβ分别为转子磁链在α、β轴的分量；和分别为电压型定子磁链在α、β轴的分量；ψrα_diff和ψrβ_diff为对Var_L·i在d、q轴的分量Var_Ldid和Var_Lqiq作反Park变换后得到的α、β轴分量；Var_L·i为定子电流与电感的乘积通过低通滤波器后的值；为所述上一次估算出的永磁同步电机转子位置。一种永磁同步电机无位置传感器控制装置，包括：电流型定子磁链估算单元，用于确定d-q坐标系下的电流型定子磁链；对所述d-q坐标系下的电流型定子磁链进行反Park变换，得到α-β坐标系下的电流型定子磁链；其中，所述进行反Park变换时所用位置信号为上一次估算出的永磁同步电机转子位置；电压型定子磁链估算单元，用于利用引入有模型偏差补偿控制量的电压型定子磁链估算模型，估算出α-β坐标系下的电压型定子磁链；其中，所述模型偏差补偿控制量是所述α-β坐标系下的电流型定子磁链与上一次估算出的α-β坐标系下的电压型定子磁链之间的偏差经过调节器调节后的输出量；转子磁链估算单元，用于根据所述α-β坐标系下的电压型定子磁链，得到d-q坐标系下的转子磁链；锁相单元，用于利用锁相环将所述转子磁链的q轴分量锁定为零，估算出永磁同步电机的转子位置和速度信息。其中，所述电流型定子磁链估算单元具体用于利用电流型定子磁链估算模型，确定d-q坐标系下的电流型定子磁链；所述电流型定子磁链估算模型为式中，和分别为电流型定子磁链在d、q轴的分量；id和iq分别为d、q轴采样电流；Ld和Lq分别为d、q轴电感；ψr为永磁体磁链。其中，所述引入有模型偏差补偿控制量的电压型定子磁链估算模型为式中，和分别为电压型定子磁链在α、β轴的分量；uα和uβ分别为α、β轴指令电压；Rs为定子电阻；iα和iβ分别为α、β轴采样电流；ucom_α和ucom_β分别为ucom在α、β轴的分量；ucom为所述α-β坐标系下的电流型定子磁链与上一次估算出的α-β坐标系下的电压型定子磁链之间的偏差经过调节器调节后的输出量，作为所述模型偏差补偿控制量。其中，所述转子磁链估算单元，具体用于根据所述α-β坐标系下的电压型定子磁链，估算出α-β坐标系下的转子磁链；以及对所述α-β坐标系下的转子磁链作Park变换，得到d-q坐标系下的转子磁链。其中，所述转子磁链估算单元具体用于将所述α-β坐标系下的电压型定子磁链输入转子磁链估算模型，估算出α-β坐标系下的转子磁链；所述转子磁链估算模型为式中，ψrα和ψrβ分别为转子磁链在α、β轴的分量；和分别为电压型定子磁链在α、β轴的分量；ψrα_diff和ψrβ_diff为对Var_L·i在d、q轴的分量Var_Ldid和Var_Lqiq作反Park变换后得到的α、β轴分量；Var_L·i为定子电流与电感的乘积通过低通滤波器后的值；为所述上一次估算出的永磁同步电机转子位置。从上述的技术方案可以看出，本专利技术将电压、电流型定子磁链观测相结合计算得到转子磁链，并利用锁相环将所述转子磁链的q轴分量锁定为零，由于q轴分量为零时对应的转子位置和速度信息是准确的，因而本专利技术能够在全速度范围内都获得高精度的转子位置和速度信息。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例公开的一种永磁同步电机无位置传感器控制方法流程图；图2为与图1对应的永磁同步电机无位置传感器控制方框图；图3为本专利技术实施例公开的一种永磁同步电机无位置传感器控制装置结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1，本专利技术实施例公开了一种永磁同步电机无位置传感器控制方法，以实现在全速度范围内都获得高精度的转子位置和速度信息，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，包括：确定d‑q坐标系下的电流型定子磁链；对所述d‑q坐标系下的电流型定子磁链进行反Park变换，得到α‑β坐标系下的电流型定子磁链；其中，所述进行反Park变换时所用位置信号为上一次估算出的永磁同步电机转子位置；利用引入有模型偏差补偿控制量的电压型定子磁链估算模型，估算出α‑β坐标系下的电压型定子磁链；其中，所述模型偏差补偿控制量是所述α‑β坐标系下的电流型定子磁链与上一次估算出的α‑β坐标系下的电压型定子磁链之间的偏差经过调节器调节后的输出量；根据所述α‑β坐标系下的电压型定子磁链，得到d‑q坐标系下的转子磁链；利用锁相环将所述转子磁链的q轴分量锁定为零，估算出永磁同步电机的转子位置和速度信息。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，包括：确定d-q坐标系下的电流型定子磁链；对所述d-q坐标系下的电流型定子磁链进行反Park变换，得到α-β坐标系下的电流型定子磁链；其中，所述进行反Park变换时所用位置信号为上一次估算出的永磁同步电机转子位置；利用引入有模型偏差补偿控制量的电压型定子磁链估算模型，估算出α-β坐标系下的电压型定子磁链；其中，所述模型偏差补偿控制量是所述α-β坐标系下的电流型定子磁链与上一次估算出的α-β坐标系下的电压型定子磁链之间的偏差经过调节器调节后的输出量；根据所述α-β坐标系下的电压型定子磁链，得到d-q坐标系下的转子磁链；利用锁相环将所述转子磁链的q轴分量锁定为零，估算出永磁同步电机的转子位置和速度信息。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述确定d-q坐标系下的电流型定子磁链，包括：利用电流型定子磁链估算模型，估算出d-q坐标系下的电流型定子磁链；其中，所述电流型定子磁链估算模型为ψsdiψsqi=Ldid+ψrLqiq]]>式中，和分别为电流型定子磁链在d、q轴的分量；id和iq分别为d、q轴采样电流；Ld和Lq分别为d、q轴电感；ψr为永磁体磁链。3.根据权利要求1所述的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述引入有模型偏差补偿控制量的电压型定子磁链估算模型为ψsαv=∫(uα-Rs·iα-ucom_α)dtψsβv=∫(uβ-Rs·iβ-ucom_β)dt]]>式中，和分别为电压型定子磁链在α、β轴的分量；uα和uβ分别为α、β轴指令电压；Rs为定子电阻；iα和iβ分别为α、β轴采样电流；ucom_α和ucom_β分别为ucom在α、β轴的分量；ucom为所述α-β坐标系下的电流型定子磁链与上一次估算出的α-β坐标系下的电压型定子磁链之间的偏差经过调节器调节后的输出量，作为所述模型偏差补偿控制量。4.根据权利要求1所述的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述根据所述α-β坐标系下的电压型定子磁链，得到d-q坐标系下的转子磁链，包括：根据所述α-β坐标系下的电压型定子磁链，估算出α-β坐标系下的转子磁链；对所述α-β坐标系下的转子磁链作Park变换，得到d-q坐标系下的转子磁链。5.根据权利要求4所述的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述根据所述α-β坐标系下的电压型定子磁链，估算出α-β坐标系下的转子磁链，包括：将所述α-β坐标系下的电压型定子磁链输入转子磁链估算模型，估算出α-β坐标系下的转子磁链；其中，所述转子磁链估算模型为ψrαψrβ=ψrαvψrβv-ψrα_diffψrβ_diffψrα_diffψrβ_diff=cos(θψr)-sin(θψr)sin(θψr)cos(θψr)·Var_LdidVar_Lqiq]]>式中，ψrα和ψrβ分别为转子磁链在α、β轴的分量；和分别为电压型定子磁链在α、β轴的分量；ψrα_diff和ψrβ_dif为对Var_L·i在d、q轴的分量Var_Ldid和Var_Lqiq作反Park变换后得到的α、β轴分量；Var_L·i为定子电流与电感的乘积通过低通滤波器后的值；为所述上一次估算出的永磁同步电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：于安博，杨晗，顾亦磊，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34