【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于永磁同步电机无位置传感器控制领域。
技术介绍
1、永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，pmsm)具有结构简单、功率因数高、体积小等优点，被广泛应用在工业制造、家用电器等领域。pmsm传统控制策略使用机械式编码器获取转子位置信息，这会增加电机制造成本，降低可靠性和耐用性。无位置传感器的永磁同步电机控制策略，通过采集与转速有关的电流、电压变量，估算出转子的位置和转速信息代替机械式编码器，具有可靠性高、适应环境能力强等优点，因此拥有良好的应用前景。
2、pmsm无位置传感器控制策略主要分为高频信号注入的有源控制与无信号注入的无源控制。有源控制方法适用于内嵌式永磁同步电机，利用电机的凸极效应，通过向定子绕组注入高频信号，对电流信号中的高频响应进行处理，从中提取出转子的位置和速度信息，适用于低速和零速启动。无源控制方法主要有磁链观测器法与反电势观测器法两种方法。磁链观测器通过转子磁链获取转子位置信息，该方法需要准确的转子磁链分量，对电机参数较为敏感。反电势观测器适用于电机反电势显著的中高速运行阶段，该方法利用电机的电压、电流等信号计算电机反电势，通过非线性观测器估计转子位置信息，常用的反电势观测器有模型参考自适应法、扩展卡尔曼滤波器算法和滑模观测器算法(sliding-modeobserver，smo)等。卡尔曼滤波器算法计算复杂，对硬件设备要求较高；模型参考自适应法需要精确的电机参考数学模型，电机长时间工作时，电感等内部参数发生变化，会影响算法的估计精度；滑模观测
3、针对以上pmsm无位置传感器控制策略中存在的问题，有必要设计一种新的转子的位置和转速信息观测方法，以提高转子信息观测精度，从而提高pmsm无位置传感器控制系统的控制精度。
技术实现思路
1、本专利技术所解决的技术问题是，提供一种永磁同步电机转子信息观测方法及系统，能够有效提高转子信息观测精度。
2、一方面，本专利技术提供一种永磁同步电机转子信息观测方法，包括：
3、步骤1、初始化；
4、步骤2、将永磁同步电机静止坐标系下的定子电压和电流iα、iβ、uα、uβ作为高阶滑模观测器的输入变量，通过高阶滑模观测器的观测方程计算得到扩展反电势的观测值
5、步骤3、将扩展反电势的观测值作为sogi模块的输入，通过sogi模块的传递函数获得更稳定的扩展反电势观测值
6、步骤4、将更稳定的扩展反电势观测值作为pll模块的输入，通过pll模块获得转子电角度和电角速度的观测值和
7、步骤5、迭代进行步骤1～4，直到系统到达滑模面并在滑模面上稳定运行(此时观测电流逼近于实际电流，和会收敛到实际值)，停止迭代，将此时得到的和作为观测得到的永磁同步电机转子信息。
8、作为一种实现方案，所述永磁同步电机为表贴式永磁同步电机，对应的上述高阶滑模观测器的观测方程为：
9、
10、式中，为观测电流与实际电流的误差；uα、uβ表示静止坐标系下定子电压，iα、iβ表示静止坐标系下定子电流，rs为定子电阻，ld为定子电感，p为微分算子，eα、eβ为静止坐标系下扩展反电势；分别为iα、iβ、eα、eβ、ωe的观测值；m为扩展反电势观测器增益；
11、式中，为自适应滑模增益系数，其计算公式为：
12、
13、式中，kmin为最低滑模增益；l为自适应增益调节参数，l＞0；kmin和l均为经验参数；
14、式中，sigmoid(x)为切换函数，其中，a为正实数，x为系统状态变量误差。
15、作为一种实现方案，将反馈至sogi模块作为其中心频率，上述sogi模块的传递函数为：
16、
17、
18、式中，q＝e-π/2j；ks为系统增益，ks为经验参数。由式(27)可知，d(s)是一个二阶带通滤波器，q(s)是一个二阶低通滤波器，为经过sogi滤波的反电势；表示或者表示或s表示laplace变换中的复变量。
19、该实现方案中，将反馈至sogi模块作为其中心频率，可以实现sogi模块频率的自适应跟踪。
20、作为一种实现方案，上述pll模块的计算公式为：
21、
22、
23、
24、其中，ε为锁相环中位置误差信号，kp和ki分别是pll模块中pi控制调节器参数。
25、另一方面，本专利技术提供一种永磁同步电机无位置传感器控制方法，采用上述永磁同步电机转子信息观测方法获取转子的转速、位置信息，并结合foc算法，实现永磁同步电机无位置传感器控制。
26、另一方面，本专利技术提供一种永磁同步电机转子信息观测系统，包括：
27、初始化模板，用于进行参数初始化；
28、高阶滑模观测器，用于将永磁同步电机静止坐标系下的定子电压和电流iα、iβ、uα、uβ作为输入变量，通过高阶滑模观测器的观测方程迭代计算得到扩展反电势的观测值
29、sogi模块，用于将扩展反电势的观测值作为输入，通过其传递函数获得更稳定的扩展反电势观测值
30、pll模块，用于将更稳定的扩展反电势观测值作为输入，获得转子位置和速度的观测值和
31、判断模块，用于判断系统是否到达滑模面并在滑模面上稳定运行，若是则停止迭代，将此时得到的和作为观测得到的永磁同步电机转子信息。
32、另一方面，本专利技术提供一种永磁同步电机无位置传感器控制系统，包括上述的永磁同步电机转子信息观测系统，用于获取转子的转速、位置信息。
33、有益效果：
34、本专利技术提供的上述技术方案，首先根据高阶滑模观测器(higher order slidingmode observer，hsmo)中电机的反电势会随转速的改变而发生变化的特性，设计一种随转速变化的自适应滑模增益系数。通过构造具有增益自适应跟踪算法的高阶滑模观测器，解决传统滑模观测器引入低通滤波器所造成相位滞后与幅值衰减问题，减少抖振对观测精度的影响。其次，利用sogi结构设计自适应带通滤波器，将转子角频率反馈至sogi模块作为其中心频率，对系统中由负载扰动和死区效应引起的谐波进行滤波，减少负载扰动和死区效应引起的谐波和噪声的污染，并采用归一化正交锁相环(phase locked loop，pll)获取位置和速度信息，实现了对位置信息的闭环观测。通过lyapunov稳定性定理可以证明了系统的稳定性。搭建永磁同步电机无位置传感器控制系统，通过仿真以及实验，结果表明相比于传统方法，相比于传统的滑模观测器，本专利技术所提出本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种永磁同步电机转子信息观测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子信息观测方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子信息观测方法，其特征在于，所述将反馈至SOGI模块作为其中心频率；
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子信息观测方法，其特征在于，所述PLL模块的计算公式为：
5.一种永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，采用权利要求1～4中任一项所述的方法获取转子的转速、位置信息，并结合FOC算法，实现永磁同步电机无位置传感器控制。
6.一种永磁同步电机转子信息观测系统，其特征在于，包括：
7.一种永磁同步电机无位置传感器控制系统，其特征在于，包括权利要求6所述的永磁同步电机转子信息观测系统，用于获取转子的转速、位置信息。
【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机转子信息观测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子信息观测方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子信息观测方法，其特征在于，所述将反馈至sogi模块作为其中心频率；
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子信息观测方法，其特征在于，所述pll模块的计算公式为：
5....
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