【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机控制，具体涉及基于改进滑膜观测器的永磁同步电机无位置传感器控制。
技术介绍
1、永磁同步电机被广泛应用于汽车行业，对其控制精度要求较高，传统的永磁同步电机控制方法都是基于位置传感器的控制方法，但是位置传感器的工作环境十分复杂，一旦出现故障，电机将彻底失去故障，这会带来安全隐患。无感控制算法代替了位置位置传感器在电机的作用，其在矢量控制策略的基础上，通过运用滑膜变结构理论对反电势估算，进而提取电机的转子信号和转速信号。经典的滑膜观测器在永磁同步电机无感控制过程中存在抖动问题。
2、如授权公告号为cn114640286a所公开的一种滑膜无感补偿控制方法及系统，其虽然构建永磁同步电机静止坐标系中各轴滑模面的线性自抗扰控制器；获取永磁同步电机运行参数；控制线性自抗扰控制器根据电机运行参数计算得到输出控制量；控制线性自抗扰控制器利用输出控制量来等效补偿电机系统在各轴滑膜面上的抖动，使电机系统趋近各轴滑膜面的理想零位置，并计算转子信息预估值；将转子信息预估值输入到永磁同步电机的控制器中构成双闭环结构，实现对永磁同步电机的双闭环控制。实现了通过结合线性自抗扰控制器改变传统滑膜观测器结构，将控制开关函数等效补偿为控制连续函数，有效解决电机系统趋近滑模面时的高频抖振现象，使电机在无位置传感器时低速稳定运行，但是并未解决现有经典的滑膜观测器在永磁同步电机无感控制过程中存在抖动问题，为此我们提出基于改进滑膜观测器的永磁同步电机无位置传感器控制。
技术实现思路
1、本专利技术
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于改进滑膜观测器的永磁同步电机无位置传感器控制，包括有转速环、电流环和pmsm，所述pmsm为永磁同步电机；
3、所述转速环由转速给定和反馈、asr、smo组成，所述asr为转速调节器，并且转速误差值经由asr后作为电流环的q轴电流给定；所述smo通过采集定子电压和电流参数对转速进行估算，得到电机的电角度并实现转速反馈；
4、所述电流环主要由电流给定、acr和矢量变换组成，所述acr为电流调节器，在d和q轴电流给定与电流反馈产生电流环误差，误差信号再分别通过2个所述acr后得到坐标变换的d和q轴电压给定ud*和uq*，电压给定经过park反变换及svpwm模块后得到pwm波，所述pwm波驱动三相桥式逆变电路中的功率管，由电流传感器得到定子两相电流ia和ib，两相电流ia和ib经过clark变换后得到α和β坐标系下的电流iα和iβ，α和β坐标系下的电流iα和iβ再经过park变换后作为d和q轴的反馈电流id和iq，所述smo输出的θe为坐标变换角，用于对d和q轴的反馈电流id和iq进行调节；
5、所述svpwm模块基本思路是将检测到的电流和电压信号输入观测器，然后估算出电机的反电动势，进而估算出转子的位置和转速；
6、所述svpwm模块是为了让系统状态沿着设定的滑模面做平滑移动，系统惯性、开关器件的时间滞后性和控制的离散化等均会使状态轨迹在滑模面上来回穿梭，从而形成叠加至滑模面的锯齿波运动轨迹，称为抖振，将滑模观测器估计的转子位置与实际转子位置进行比较，估计值偏离实际位置的波动范围和波形的平滑性反映了抖振的强弱，所述svpwm模块即为所述滑模观测器；
7、所述svpwm模块的反馈方式即修正值z的计算方式，滑膜观测器的输出减去真实电机的输出，如果误差大于0，给数学模型加上修正值z；如果误差小于0，给数学模型减去修正值z，也即滑膜控制规律是基于符号函数sign(x)进行设计。
8、优选的，所述pmsm建立数学模型，在α和β坐标系中，定子侧电压、电流及反电动势状态方程为：
9、
10、其中，uα、uβ为定子侧电压分量；r为定子侧电阻；p为微分因子；iα、iβ为定子侧电流分量；eα、eβ为反电动势分量；对于式中涉及到的电感l d、l q就要带入到旋转d、q坐标系中来分析；旋转dq坐标系定义为在静止坐标系下，转子以θ的角速度旋转起来，为了保持相对静止，设定电机定子产生的旋转磁场的角速度与电机转子旋转角速度保持一致，坐标系称之为dq旋转坐标系。
11、优选的，所述l d、l q为旋转dq轴下的电感分量，对于式(1)中的扩展反电动势分量eα、eβ满足：
12、
13、涉及到的pmsm是表贴三相pmsm，存在ld＝lq＝ls，简化式子(2)得
14、
15、由式(3)可知，反电动势在表贴式pmsm应用中仅与电机的转速有关，反电动势与电机转速呈正相关，由此知，做好反电动势的获取，估算转子的位置信息和转速，通过改进控制算法中的切换函数，抑制转子位置估算的抖动问题。
16、优选的，所述pmsm的数学模型在两相静止的αβ坐标系下的电流状态方程及反电动势方程，需将(1)进行变形得：
17、
18、其中：
19、
20、优选的，所述pmsm是表贴三相pmsm，存在ld＝lq＝ls，
21、将ld＝lq＝ls和公式(5)代入公式(4)得：
22、
23、滑膜观测器基本思路是将检测到的电流和电压信号输入观测器，然后估算出电机的反电动势，进而估算出转子的位置和转速；定义滑膜滑膜观测器表达式：
24、
25、其中，和为αβ坐标下的定子电流观测值；zα和zβ分别为αβ坐标系下的电流误差开关信号；以观测电流和实际电流iα，iβ的差值构成切换面s(x，t)，保证系统在滑动模态下运动；定义滑模切换函数为：
26、
27、式中，和为αβ坐标下的定子电流误差值；将(6)式减去(7)式得定子电流的误差方程：
28、
29、优选的，所述svpwm模块在滑模面上运动时，
30、s(x,t)＝s(x,t)＝0，则
31、
32、将(10)式带入(9)式可知，利用电流误差的开关信号[zα,zβ]t估计反电势[eα,eβ]t，高频的开关信号引入了高次谐波，将开关信号经过一个低通滤波器即得到反电势估算值
33、优选的，所述反电势估算值表达式为：
34、
35、其中，ωc为低通滤波器转折频率；对αβ坐标下的反电势估算值求反正切，即得到转子位置：
36、
37、利用反电势计算转速为：
38、
39、优选的，所述svpwm模块采用符号函数作为开关函数，符号函数sign(s)表示为：
40、
41、由于sign函数是不连续的，开关存在延时，因此不可避免出现抖振问题，为了抑制转子位置的抖振问题，采用一个阈值函数，sign来代替sigmoid函数，sign和sigmoid函数图像，定义sigmoid方程本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于改进滑膜观测器的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：包括有转速环、电流环和PMSM，所述PMSM为永磁同步电机；
2.根据权利要求1所述的基于改进滑膜观测器的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：所述PMSM建立数学模型，在α和β坐标系中，定子侧电压、电流及反电动势状态方程为：
3.根据权利要求2所述的基于改进滑膜观测器的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：所述Ld、Lq为旋转dq轴下的电感分量，对于式(1)中的扩展反电动势分量Eα、Eβ满足：
4.根据权利要求3所述的基于改进滑膜观测器的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：所述PMSM的数学模型在两相静止的αβ坐标系下的电流状态方程及反电动势方程，需将(1)进行变形得：
5.根据权利要求4所述的基于改进滑膜观测器的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：所述PMSM是表贴三相PMSM，存在Ld＝Lq＝Ls，
6.根据权利要求1所述的基于改进滑膜观测器的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：所述SVPWM模块在滑模面上运动时，
<...【技术特征摘要】
1.基于改进滑膜观测器的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：包括有转速环、电流环和pmsm，所述pmsm为永磁同步电机；
2.根据权利要求1所述的基于改进滑膜观测器的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：所述pmsm建立数学模型，在α和β坐标系中，定子侧电压、电流及反电动势状态方程为：
3.根据权利要求2所述的基于改进滑膜观测器的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：所述ld、lq为旋转dq轴下的电感分量，对于式(1)中的扩展反电动势分量eα、eβ满足：
4.根据权利要求3所述的基于改进滑膜观测器的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：所述pmsm的数学模型在两相静止的αβ坐标系下的电流状态方程及反电动势方程，需将(1)进行变形得：
5.根据权利要求4所述的基于改进滑膜观测器的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：所述pmsm是表贴三相pmsm，存在ld＝lq＝ls，
6.根据权利要求1所述的基于改进滑膜观测器的永磁同步电机无位置传感器控制，其特征在于：所述svpwm模块在滑模面上运动时，
7.根据权利要求6所述的基于改进滑膜观...
【专利技术属性】
技术研发人员：李善亮，刘文洲，成传柏，凌晨，付昊，任永超，徐国松，
申请(专利权)人：南京融浦益达动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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