外转子永磁同步电机无位置传感器控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术属于外转子永磁同步电机无位置传感器控制系统及控制方法，基于两相静止αβ坐标系下的电压方程中的扩展反电动势分量中的永磁体磁链在两相静止αβ坐标系下的分量

Sensorless control system and control method of outer rotor permanent magnet synchronous motor

【技术实现步骤摘要】
外转子永磁同步电机无位置传感器控制系统及控制方法


[0001]本专利技术属于永磁同步电机无位置传感器领域，尤其涉及一种适用于外转子永磁同步电机全运行范围无位置传感器控制系统及控制方法，以及应用无位置传感器控制系统及控制方法的最大转矩电流比控制系统。

技术介绍

[0002]外转子永磁同步电机因其高效节能、结构简单、起动转矩大等特点而被广泛用于矿用传输带、新能源汽车、球磨机等领域中，由于上述领域工作环境恶劣，传感器故障率较高，传感器的故障将导致整个控制系统的失控，导致成本的增加与鲁棒性的降低，为解决上述问题，无位置传感器控制算法被提出，其中，滑模观测器因其结构简单、对系统参数变化不敏感、抗外部扰动能力强等优点被广泛应用于永磁同步电机的无位置传感控制中，传统的滑模观测器采用反电动势作为重构量，反电动势同电机电角速度成正比，当电机运行于额定转速或中高速运行阶段时，反电动势较大，传统的滑模观测器能获得较好的观测性能，然而当电机运行于零低速阶段时，由于反电动势较小，反电动势信号信噪比较低，难以提取出准确的转子位置信息，针对上述问题，学术界和工业界进行了大量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外转子永磁同步电机无位置传感器控制系统，其特征在于：该无位置传感器控制系统(14)包括闭环连接的永磁体磁链分量的滑模观测器(15)和带补偿机制的双线性扩张状态观测器锁相环(18)，带补偿机制的双线性扩张状态观测器锁相环(18)由定观测器系数扩张状态观测器锁相环(16)和变观测器系数扩张状态观测器锁相环(17)组成，永磁体磁链分量的滑模观测器(15)的输出端分别与定观测器系数扩张状态观测器锁相环(16)和变观测器系数扩张状态观测器锁相环(17)的输入端连接，定观测器系数扩张状态观测器锁相环(16)的输出端与变观测器扩张状态系数观测器锁相环(17)的输入端连接，变观测器系数扩张状态观测器锁相环(17)的输出端分别与永磁体磁链分量的滑模观测器(15)、Park电流坐标变换模块(13)和转速PI控制器(2)连接。2.一种如权利要求1所述的外转子永磁同步电机无位置传感器控制系统的控制方法，其特征在于：将直轴电流i
d
、交轴电流i
q
、α轴电压u
α
、β轴电压u
β
、α轴电流i
α
、β轴电流i
β
、带补偿机制的双线性扩张状态观测器锁相环(18)输出的估计电角速度估计电角度均输入至永磁体磁链分量的滑模观测器(15)，经过永磁体磁链分量的滑模观测器(15)内部的运算输出重构变量
‑
ψ
f
sinθ
e
和ψ
f
cosθ
e
，重构变量
‑
ψ
f
sinθ
e
和ψ
f
cosθ
e
输入至带补偿机制的双线性扩张状态观测器锁相环(18)，带补偿机制的双线性扩张状态观测器锁相环(18)输出的估计电机电角速度除以外转子永磁同步电机的极对数得到估计机械角速度ω
m
。3.根据权利要求2所述的一种外转子永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：永磁体磁链分量的滑模观测器(15)内部的运算为：
‑
ψ
f
sinθ
e
重构过程Clark电压坐标变换模块(12)输出的α轴电压u
α
减去基于永磁体磁链分量的滑模观测器(15)的输出量与变观测器系数扩张状态观测器锁相环(17)输出的估计电角速度的绝对值的乘积，做差后乘以直轴电感的倒数1/L
d
得到得到同包含跟踪微分器的第一物理量重构估计部分(19)相加，相加后得到之后将减去变观测器系数扩张状态观测器锁相环(17)输出的估计电角速度与Clark电流坐标变换模块(11)输出的β轴电流i
β
的乘积后乘直轴电感和交轴电感做差后除以直轴电感的值(L
d
‑
L
q
)/L
d
，得到，得到将其同定子电阻同直轴电感的商的倒数
‑
R
s
/L
d
和α轴估计电流的乘积想加得到之后对其进行积分得到α轴估计电流将得到的同Clark电流坐标变换模块(11)输出的α轴电流i
α
做差得到将通过sigmoid函数后乘以滑模增益k得到估计的永磁体磁链分量
‑
ψ
f
sinθ
e
；ψ
f
cosθ
e
重构过程，Clark电压坐标变换模块(12)输出的β轴电压u
β
减去基于永磁体磁链分量的滑模观测器(15)的输出量与变观测器观测器锁相环(17)输出的估计电角速度的绝对值的乘积，做差后乘以直轴电感的倒数1/L
d
得到同包含跟踪微分器的第二物理量重构估计部分(20)相减，相减后得到之后将加上变观测器扩张状态观测器锁相环(17)输出的估计电角速度与Clark电流坐标变换模块
(11)输出的α轴电流i
α
的乘积后乘直轴电感和交轴电感做差后除以直轴电感的值(L
d
‑
L
q
)/L
d
，得到将其同定子电阻同直轴电感的商的倒数
‑
R
s
/L
d
和的乘积想加得到之后对其进行积分得到β轴估计电流将得到的同Clark电流坐标变换模块(11)输出的β轴电流i
β
做差得到将通过sigmoid函数后乘以滑模增益k得到估计的永磁体磁链分量ψ
f
cosθ
e
。4.根据权利要求2所述的一种外转子永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：滑模增益k取值为永磁体磁链ψ
f
数值的1.5倍至2倍。5.根据权利要求2所述的一种外转子永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：定观测器系数扩张状态观测器锁相环(...

【专利技术属性】
技术研发人员：金石，顾家伟，张岳，王皓，孙鹏，张兆宇，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：