用于PMSM无传感运行的角度切换及转把控制方法技术

本发明专利技术公开了用于PMSM无传感运行的角度切换及转把控制方法，包括下列步骤：A)开环启动阶段；B)过渡过程；C)降低过程；D)滑模观测阶段。本发明专利技术使用基于电流幅值变化的过渡过程方案，根据“转矩

【技术实现步骤摘要】
用于PMSM无传感运行的角度切换及转把控制方法


[0001]本专利技术涉及永磁同步电机
，尤其是用于PMSM无传感运行的角度切换及转把控制方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电机具有体积小、功率密度高、效率高、结构简单、噪音低及动态响应快等优点，因而被广泛应用于各类工业领域。在实际应用中，矢量控制策略是永磁同步电机驱动系统采用最广泛的控制策略，但为了实时获得准确的位置信息，一般需要在电机中安装霍尔位置传感器或光电编码器等位置检测装置。这无疑增加了系统的成本和复杂程度，降低了系统的抗干扰性能力以及整体可靠性。因此，低成本、高精度、高可靠性的永磁同步电机无位置传感器控制技术成为了国内外研究的热点。
[0003]无传感控制算法通常将电机的转速区间划分为零低速和中高速阶段分别进行研究。常用的全速域运行方案是零低速时使用I/F开环启动控制，中高速时使用滑模观测器进行位置估计，而在两种方法之间还需要有过渡过程进行切换。
[0004]通常使用的过渡方法是将开环角度θ
*
与滑模估计角度进行加权，使角度逐渐从θ
*
过渡到
[0005]同时，为了保持速度恒定，还要根据转矩方程相应地降低电流。而过渡过程的快慢，需要针对不同的负载工况反复试验调试，通用性较低。另外，当使用单电阻采样时，q
*
轴电流的波动会导致电机在和θ
*
相差不大的情况下脱离自稳定区域，进而导致电机失步。
[0006]成功切换到滑模阶段后，一般会采用电流闭环或转速闭环的方式控制电机。而对于电动车，如何使用转把对电机进行控制，使其既符合用户的使用习惯，又能满足不同负载下的调速需求。

技术实现思路

[0007]为了解决上述现有技术的不足，本专利技术提供了用于PMSM无传感运行的角度切换及转把控制方法，克服单电阻采样下，过渡过程中转速波动大和易失步等问题，并根据电动车的应用场景设计合适的转把控制方法。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0009]用于PMSM无传感运行的角度切换及转把控制方法，包括下列步骤：
[0010]A)开环启动阶段：设置d
*
‑
q
*
轴给定电流幅值为其中为i
q0
轴电流幅值初始值，然后正常开环启动至提前设定的切换转速；
[0011]B)过渡过程：逐渐降低使开环给定角度θ
*
慢慢靠近真实角度同时对比θ
*
与滑模观测器估计角度的大小；
[0012]C)降低过程：逐渐降低至
[0013]D)滑模观测阶段：按照下列公式来设置u
q
：
[0014]u
q
＝u
qmin
+(k
‑
0.1)(u
qmax
‑
u
qmin
)。
[0015]进一步，所述步骤A)中的设定不为0。
[0016]进一步，所述步骤B)和C)中为了使过渡过程尽可能短，采用先降低再降低的方式，以减小dq轴耦合带来的电流波动。
[0017]进一步，所述步骤D)中K取值为[0,1]，u
qmax
为q轴电压最大值，当转把转动时，u
q
随之改变，进而实现动态调速。
[0018]进一步，所述步骤D)中进入滑模观测阶段后，关闭了q轴的电流环，直接采用u
q
控制。
[0019]进一步，选取转把开度的前10％作为死区，当k＝0.1时对应电机的切换转速，当k＝1时对应电机在当前负载下的最大转速。
[0020]进一步，所述步骤B)中若则认为满足可切换条件，记此时的u
q
为u
qmin
，令即完成过渡角度切换。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的优点：
[0022]1、使用基于电流幅值变化的过渡过程方案，根据“转矩
‑
功角自平衡原理”实现角度的过渡，能够响应各种负载状况，且转速不会产生波动，提高了电动车的舒适性；
[0023]2、令开环启动中的设定值不为0，增大了电机处于自稳定区域时定子电流矢量i
s
的角度范围，避免了单电阻采样情况下，采样电流波动造成的失步现象；
[0024]3、在滑模观测阶段，使转把的开度对应u
q
来控制电机，更符合电动车的使用场景和用户习惯；
[0025]4、根据本专利技术所公开的过渡过程方法和转把控制方法，可实现PMSM全速域运行的无位置传感器控制方案，达到降低控制系统成本和提升系统可靠性与鲁棒性的目的，且方法计算量小，便于实现与推广应用。
附图说明
[0026]图1为本专利技术所提出的用于PMSM无传感运行的角度切换及转把控制方法系统结构框图；
[0027]图2为理想情况下表贴式PMSM过渡过程的示意图；
[0028]图3为理想情况下内嵌式PMSM过渡过程的示意图；
[0029]图4为单电阻采样情况下表贴式PMSM过渡过程的示意图；
[0030]图5为本专利技术所述的过渡过程方法示意图；
[0031]图6为本专利技术所述的转把开度与u
q
的对应曲线。
具体实施方式
[0032]下面将结合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作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。
[0033]实施例1：
[0034]用于PMSM无传感运行的角度切换及转把控制方法，包括下列步骤：
[0035]A)开环启动阶段：设置d
*
‑
q
*
轴给定电流幅值为其中为i
q0
轴电流幅值初始值，然后正常开环启动至提前设定的切换转速，其中的设定不为0；
[0036]B)过渡过程：逐渐降低使开环给定角度θ
*
慢慢靠近真实角度同时对比θ
*
与滑模观测器估计角度的大小，其中若则认为满足可切换条件，记此时的u
q
为u
qmin
，令即完成过渡角度切换；
[0037]C)降低过程：逐渐降低至
[0038]D)滑模观测阶段：按照下列公式来设置u
q
：
[0039]u
q
＝u
qmin
+(k
‑
0.1)(u
qmax
‑
u
qmin
)；
[0040]为了使过渡过程尽可能短，采用先降低再降低的方式，以减小dq轴耦合带来的电流波动，其中K取值为[0,1]，u
qmax
为q轴电压最大值，当转把转动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于PMSM无传感运行的角度切换及转把控制方法，其特征在于，包括下列步骤：A)开环启动阶段：设置d
*
‑
q
*
轴给定电流幅值为其中为i
q0
轴电流幅值初始值，然后正常开环启动至提前设定的切换转速；B)过渡过程：逐渐降低使开环给定角度θ
*
慢慢靠近真实角度同时对比θ
*
与滑模观测器估计角度的大小；C)降低过程：逐渐降低至D)滑模观测阶段：按照下列公式来设置u
q
：u
q
＝u
qmin
+(k
‑
0.1)(u
qmax
‑
u
qmin
)。2.如权利要求1所述的用于PMSM无传感运行的角度切换及转把控制方法，其特征在于，所述步骤A)中的设定不为0。3.如权利要求1所述的用于PMSM无传感运行的角度切换及转把控制方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世华，陈德锦，向付源，余轲，李召勤，朱路，温法蕊，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：