变结构电流调节器的PMSM驱动系统无传感器控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种变结构电流调节器的PMSM驱动系统无传感器控制方法，包括以下步骤：1）建立逆变器非线性因素下表贴式永磁同步电机的数学模型：2）建立d轴变结构电流调节器的数学模型：3）建立模型参考自适应观测器与滑模观测器的数学模型。本发明专利技术提出了基于d轴变结构电流调节器与逆变器非线性因素补偿的永磁同步电机无传感器控制方法，该方法能够利用滑模运动的优势，增强电流调节器对外部扰动的鲁棒性、减少控制器的参考电压与逆变器的实际输出电压之间存在的误差，从而获取更为精确的指令电压，能够提升PMSM无传感器控制的精度与动态性能，尤其适用于存在参数变化、低速、转速突变的系统。突变的系统。突变的系统。

【技术实现步骤摘要】
变结构电流调节器的PMSM驱动系统无传感器控制方法


[0001]本专利技术涉及电机控制领域，特别涉及一种基于表贴式永磁同步电机的无传感器控制方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电动机由于其高效率和高转矩密度，已广泛应用于电动汽车、飞轮储能系统和风能转换系统等领域。磁场定向控制和直接转矩控制是永磁同步电机常用的两种速度控制技术。直接转矩控制通过对转矩和磁链的精确控制，实现了一种简单快速的速度控制，然而，它包含了转矩和磁通脉动。磁场定向控制通过将定子电流分为直轴和交轴分量，并分别作为磁场和电枢电流进行控制，提供了更好的速度响应，就像直流电机的情况一样，遗憾的是，在传统的磁场定向控制策略中，需要知道实时转子位置和转速的精确信息，因此在空间有限的齿轮箱中需要编码器、转速计或其他机械位置传感器。机械传感器的使用降低了系统的可靠性，增加了电机的体积，也使电机的设计变得复杂。基于这些考虑，无传感器技术在永磁同步电机中起着非常重要的作用，取代了机械传感器，与传统的矢量控制驱动相比具有明显的优势。
[0003]目前提出的各种无位置传感器方法大致可分为两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变结构电流调节器的PMSM驱动系统无传感器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立逆变器非线性因素下表贴式永磁同步电机的数学模型：通过搭建一种无需任何附加电路和离线实验测量的干扰观测器，将绝缘栅双极型晶体管IGBT的死区和非理想开关特性引起的干扰电压前馈到d/q电流控制回路中，以补偿逆变器的非线性因素；2)建立d轴变结构电流调节器的数学模型：采用切换控制律将被控对象的状态轨迹驱动到状态空间中的一个选定滑动面上，并通过sigmoid函数优化滑模运动中sign函数的不连续特性，从而实现磁通控制；3)建立模型参考自适应观测器与滑模观测器的数学模型：在基于d轴变结构电流调节器的基础上，分别利用模型参考自适应观测器与滑模观测器作为永磁同步电机的两种无传感控制的实现方法。2.根据权利要求1所述的变结构电流调节器的PMSM驱动系统无传感器控制方法，其特征在于，所述步骤1)具体过程为：建立逆变器非线性因素下表贴式永磁同步电机基于旋转坐标系的电机模型如下：其中，R
s
为定子电阻；u
d
、u
q
分别为d、q轴定子电压；i
d
、i
q
分别为d、q轴定子电流；L
d
、L
q
分别为d、q轴定子电感；ω
e
为电磁转速；为永磁体磁链，[u
d,com
,u
q,com
]
T
为d、q轴的补偿电压；[u
d,dead
,u
q,dead
]
T
为逆变器的非线性所造成的扰动电压，从以下公式中得出：为逆变器的非线性所造成的扰动电压，从以下公式中得出：其中，u
q,dead
、u
d,dead
分别为d、q轴扰动电压；u
dead
为畸变电压；T
on
和T
off
是逆变器开关动作的延迟时间；T
dead
是开关管控制的死区时间；T
s
为脉宽调制的周期；u
dc
为直流母线电压；u
sat
为有源开关的饱和电压降；u
f
为续流二极管的正向电压降；θ
r
为永磁同步电机的转子位置角，K
r
(θ
r
)是旋转系数，从以下公式得出：3.根据权利要求2所述的变结构电流调节器的PMSM驱动系统无传感器控制方法，其特
征在于：所述步骤2)中，采用切换控制律将被控对象的状态轨迹驱动到状态空间中的一个选定滑动面上，为了减小抖振效应并增加控制器调谐的自由度，采用sigmoid函数来代替符号函数；d轴电流调节器的数学模型设计为：d轴电流调节器的数学模型设计为：其中，S
id
为设计的滑模面；为d轴的电流误差；为ε
id
的一阶导数；C
id
为滑模面的系数；K
i1
和K
i2
是d轴电流调节器的增益参数；符号*表示参考值；sigmoid函数表示为：其中，δ为边界层厚度，取值在(0,...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝华，聂杰，陈磊，吴亮红，吕明阳，李小花，张铸，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：