【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及了一种永磁同步电机启动方法，涉及永磁同步电机启动，具体涉及一种永磁同步电机的零速带载闭环启动方法。
技术介绍
1、高性能永磁同步电机及其控制技术作为工业机床、工业机器人、新能源电动汽车、无人飞行器等领域的关键技术，是现代化进程中的重要内容。通常使用机械传感器来获取转子速度和位置信息。然而，机械传感器的存在增加了控制系统的复杂度和成本，传感器很容易受到环境条件的影响而发生失效。因此，基于无位置传感器的磁场定向控制foc(fieldoriented control)来实现系统的闭环控制逐步成为主流。
2、目前，永磁同步电机无传感器控制技术主要包括高频信号注入方法和基于电机模型的方法，基于电机模型的方法主要依赖电机的反电动势或定子磁链。高频信号注入法可以实现电机零低速带载启动，但需要注入额外的高频信号，获取转子位置的同时引入了噪声，且一般需要结合其它基于电机模型的方法实现低速至中高速的无传感器算法的切换，算法复杂且依赖电机的凸极性。基于反电动势和定子磁链的方法，一般通过定位、开环加速和闭环运行的三段式方式实现控制，归咎于低速下无法准确获得所需信号，零速带载闭环启动基本无法实现。三段式控制无法体现高动态响应性能，故无法应用于部分响应要求较高的系统，如汽车电子真空泵等需要快速建立真空度以协助制动的系统。因此，一种算法简单可靠且可以实现零速带载闭环启动的无位置传感器方法具有重要的价值和意义。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术所提供一种永磁同步
2、本专利技术采用的技术方案是：
3、本专利技术的永磁同步电机的零速带载闭环启动方法，包括：
4、s1、在永磁同步电机的励磁电流分量不为零的情况下启动永磁同步电机，通过死区补偿算法在线补偿永磁同步电机在启动过程中的电压的非线性损失。
5、s2、构建磁链状态观测器，将励磁电流分量和转矩电流分量的采样值以及永磁同步电机foc磁场定向控制下的电流环输出指令电压输入至磁链状态观测器中，磁链状态观测器输出永磁同步电机转子的估计电转速和估计电角度，在永磁同步电机运行过程中，通过估计电转速和估计电角度控制永磁同步电机的电转速和电角度以实施连续闭环控制。
6、s3、当永磁同步电机的电转速达到预设目标转速后，将永磁同步电机的励磁电流分量按照预设坡度斜坡下降至零以恢复最大转矩电流比控制mtpa(maximum torque perampere)，实现永磁同步电机的零速带载闭环启动。
7、所述的步骤s1中，启动永磁同步电机时，永磁同步电机在同步旋转坐标系下的励磁电流分量的采样值id以及在零速闭环启动的负载转矩t的约束具体如下：
8、id≠0
9、
10、t≤maxte
11、te＝1.5pn[ψfiq-(lq-ld)iqid]
12、其中，is为永磁同步电机在最大转矩电流比控制mtpa模式下最大转矩对应的电流值，iq为永磁同步电机在同步旋转坐标系下的转矩电流分量的采样值；t为零速闭环启动时的负载转矩，te为永磁同步电机的电磁转矩；pn为永磁同步电机的极对数，ψf为永磁同步电机的转子永磁体磁链，ld和lq分别为永磁同步电机在同步旋转坐标系下的直轴电感和交轴电感。
13、永磁同步电机在启动过程中的电压的非线性损失包括控制器死区时间、功率器件动作延迟和管压降等。
14、所述的步骤s1中，死区补偿算法具体为首先对永磁同步电机在同步旋转坐标系下的励磁电流分量和转矩电流分量的采样值进行低通滤波以减轻采样噪声的影响，将低通滤波后的励磁电流分量和转矩电流分量的采样值求反正切后获取实际电流矢量和励磁电流分量的夹角，将实际电流矢量和励磁电流分量的夹角与磁链状态观测器输出的估计电角度求和后获取电流空间矢量角，根据电流空间矢量角所在的角度区间对永磁同步电机进行三相电压的软件死区补偿。
15、所述的根据电流空间矢量角所在的角度区间进行软件死区补偿具体为在角度区间[-π/6,π/6]、[π/6,π/2]、[π/2,5π/6]、[5π/6,-5π/6]、[-5π/6,-3π/2]和[-3π/2,-π/6]内依次对三相电压补偿(+v,-v,-v)、(+v,+v,-v)、(-v,+v,-v)、(-v,+v,+v)、(-v,-v,+v)和(+v,-v,+v)，其中，v为软件补偿值，具体如下：
16、
17、其中，td为控制永磁同步电机的电机控制器所设定的逆变模块的死区时间，ts为电机控制器算法的载波周期，udc为电机控制器的直流母线电压。
18、针对在相邻角度区间内的软件补偿值v存在正负切换的，在角度区间[π/6-δ,π/6+δ]、[π/2-δ,π/2+δ]、[5π/6-δ,5π/6+δ]、[-5π/6-δ,-5π/6+δ]、[-3π/2-δ,-3π/2+δ]和[-π/6-δ,-π/6+δ]内均作线性切换，在斜率k下进行线性过渡，其中，δ为相邻角度区间作线性切换的过渡区间长度，δ＝π/40，|k|＝v/δ；将待补偿至三相电压的软件补偿值经clark变换后等效转换补偿至电流环输出指令电压，经过补偿后的指令电压作为空间矢量脉宽调制svpwm(space vector pulse width modulation)的输入以弥补逆变模块的非线性影响。
19、所述的步骤s2中，磁链状态观测器包括转子磁链分量估计器和电转速-电角度估计器，将励磁电流分量和转矩电流分量的采样值以及电流环输出指令电压输入转子磁链分量估计器中，转子磁链分量估计器输出永磁同步电机在同步旋转坐标系下的转子磁链分量估计值，将转子磁链分量估计值输入电转速-电角度估计器中，电转速-电角度估计器输出永磁同步电机转子的估计电转速和估计电角度。
20、所述的转子磁链分量估计器具体如下：
21、(si+wej)(φr+gφi)＝g[v-rsi]+we[i-g]jφr
22、φr＝(φrd,φrq)t
23、
24、
25、
26、
27、v＝(vd,vq)t
28、i＝(id,iq)t
29、其中，s为微分算子，s＝d/dt，t为时间；i和j分别为单位矩阵和斜对称矩阵；we为永磁同步电机的估计电转速；φr为永磁同步电机在同步旋转坐标系下的转子磁链分量估计值，φrd和φrq分别为永磁同步电机在同步旋转坐标系下的转子磁链d轴和q轴分量的估计值；g为增益矩阵，k1和k2分别为非负常数增益和正常数增益值，sat(we)为永磁同步电机的估计电转速we的饱和函数，d为饱和函数sat(we)的速度边界层；φi为由永磁同步电机的绕组电流直接产生的定子磁链；v为电流环输出指令电压，vd和vq分别为电流环输出d轴和q轴指令电压；rs为永磁同步电机的相电阻；i为永磁同步电机在同步旋转坐标系下的采样电流，id和iq分别为永本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种永磁同步电机的零速带载闭环启动方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的零速带载闭环启动方法，其特征在于：所述的步骤S1中，启动永磁同步电机时，永磁同步电机在同步旋转坐标系下的励磁电流分量的采样值id以及在零速闭环启动的负载转矩T的约束具体如下：
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机的零速带载闭环启动方法，其特征在于：所述的步骤S1中，死区补偿算法具体为首先对永磁同步电机在同步旋转坐标系下的励磁电流分量和转矩电流分量的采样值进行低通滤波，将低通滤波后的励磁电流分量和转矩电流分量的采样值求反正切后获取实际电流矢量和励磁电流分量的夹角，将实际电流矢量和励磁电流分量的夹角与磁链状态观测器输出的估计电角度求和后获取电流空间矢量角，根据电流空间矢量角所在的角度区间对永磁同步电机进行三相电压的软件死区补偿。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机的零速带载闭环启动方法，其特征在于：所述的根据电流空间矢量角所在的角度区间进行软件死区补偿具体为在角度区间[-π/6,π/6]、[π/6,π/2]、[π/2,5π/6]、[5π/6,-5
5.根据权利要求1所述的永磁同步电机的零速带载闭环启动方法，其特征在于：所述的步骤S2中，磁链状态观测器包括转子磁链分量估计器和电转速-电角度估计器，将励磁电流分量和转矩电流分量的采样值以及电流环输出指令电压输入转子磁链分量估计器中，转子磁链分量估计器输出永磁同步电机在同步旋转坐标系下的转子磁链分量估计值，将转子磁链分量估计值输入电转速-电角度估计器中，电转速-电角度估计器输出永磁同步电机转子的估计电转速和估计电角度。
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机的零速带载闭环启动方法，其特征在于：所述的转子磁链分量估计器具体如下：
7.根据权利要求5所述的永磁同步电机的零速带载闭环启动方法，其特征在于：所述的电转速-电角度估计器具体如下：
...【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机的零速带载闭环启动方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的零速带载闭环启动方法，其特征在于：所述的步骤s1中，启动永磁同步电机时，永磁同步电机在同步旋转坐标系下的励磁电流分量的采样值id以及在零速闭环启动的负载转矩t的约束具体如下：
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机的零速带载闭环启动方法，其特征在于：所述的步骤s1中，死区补偿算法具体为首先对永磁同步电机在同步旋转坐标系下的励磁电流分量和转矩电流分量的采样值进行低通滤波，将低通滤波后的励磁电流分量和转矩电流分量的采样值求反正切后获取实际电流矢量和励磁电流分量的夹角，将实际电流矢量和励磁电流分量的夹角与磁链状态观测器输出的估计电角度求和后获取电流空间矢量角，根据电流空间矢量角所在的角度区间对永磁同步电机进行三相电压的软件死区补偿。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机的零速带载闭环启动方法，其特征在于：所述的根据电流空间矢量角所在的角度区间进行软件死区补偿具体为在角度区间[-π/6,π/6]、[π/6,π/2]、[π...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵福炯，毛剑峰，潘柏松，葛杰，徐英杰，孙哲，黄北琴，
申请(专利权)人：浙江工业大学台州研究院，
类型：发明
国别省市：
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