空压机用永磁同步电机滑模无位置传感器控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及永磁同步电机技术领域，尤其涉及一种空压机用永磁同步电机滑模无 位置传感器控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前，永磁同步电机以其高效率小体积重量轻等优点被广泛应用于许多工业领 域，其在空气压缩机领域也得到了工业界和学者的广泛关注。因空压机工作环境的原因，永 磁同步电机无法安装位置传感器，所以通常采用无位置传感器的控制方法。传统基于反电 动势方法的无位置传感器控制技术，滑模观测在中高速具有优良的性能，但是其在低速状 态尤其是超低速情况下观测效果较差，不适合空压机全速度范围内均处于带载状态的工作 需求。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于通过一种空压机用永磁同步电机滑模无位置传感器控制方法， 来解决以上【背景技术】部分提到的问题。
[0004] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0005] 一种空压机用永磁同步电机滑模无位置传感器控制方法，其包括：
[0006] A、滑模观测器将采集的定子实际电流与观测器中估计的定子电流进行比较，其 中，滑模面Sn被定义为G与实际电流ia、ie之差，误差通过采集饱和函数的实时修 正观测模型；
[0007] B、采用恒电流变频（I-F)控制策略启动永磁同步电机；
[0008] C、当永磁同步电机运行到中速阶段时切换控制策略，切换时用坐标变换的方式把 控制量全状态切换至转子磁链定向同步坐标系下，同时在切换后采用斜坡的方式将d轴电 流减至0。
[0009] 特别地，所述步骤A中为消除饱和函数在连续饱和时带来的抖振，矢量E的a0 分量Ea与Ep通过米用一阶低通滤波器来获取。
[0010] 特别地，所述步骤A中将两个相同的一阶滤波器串联以获取由于采用一阶低通滤 波而产生的相移，无需转速信息；通过观测矢量E的矢量角获取永磁同步电机的转子位置 信息。
[0011] 特别地，所述步骤B中采用恒电流变频控制策略启动永磁同步电机，具体包括：采 用恒电流变频控制策略将永磁同步电机定子电流矢量定向于同步旋转坐标系Q轴，Q轴电 流指令是额定电流幅值，D轴电流指令为0,频率采用斜坡指令的形式，从0牵引至指令频 率。
[0012] 本发明提出的空压机用永磁同步电机滑模无位置传感器控制方法回避了容易饱 和影响的d轴电感，并且在观测模型中不含有速度信息，模型用于压缩机永磁同步电机的 中高速具有良好的观测性能。在反电动势采集时采用的双滤波器串联的方式，能有效、准确 的获取滤波器引起的相移用于角度补偿。本发明具有较强的鲁棒性，能够适应在压缩机启 动过程中负载不断变化的工况。本发明的无位置传感器控制方法节约了制造成本，简化了 生产工艺，可适合于工业生产的推广。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明实施例提供的空压机用永磁同步电机滑模无位置传感器控制方法 原理示意图；
[0014] 图2为本发明实施例提供的滑模位置观测器原理示意图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具 体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描 述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有 的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在 本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发 明。
[0016] 请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的空压机用永磁同步电机滑模无位置 传感器控制方法原理示意图。
[0017] 本实施例中空压机用永磁同步电机滑模无位置传感器控制方法具体包括：
[0018] S101、滑模观测器将采集的定子实际电流与观测器中估计的定子电流进行比较， 其中，滑模面Sn被定义为乙、&与实际电流ia、ie之差，误差通过采集饱和函数的实时修 正观测模型。
[0019] 于本实施例中为消除饱和函数在连续饱和时带来的抖振，矢量E的a0分量Ea 与Ee通过采用一阶低通滤波器来获取，然而一阶低通滤波器不可避免地会带来相移，同时 永磁同步电机（IPMSM)的转速为不断变化的，因此，￡。与￡ e频率亦是不断变化的，一阶低 通滤波器的相移随速度的变化而变化，本实施例中将两个相同的一阶滤波器串联以获取由 于采用一阶低通滤波而产生的相移，无需转速信息；如图2所示，通过观测矢量E的矢量角 获取永磁同步电机的转子位置信息。图中IPMSM表示永磁同步电机，SMO表示速度观测器， PI表示比例积分控制器，Park即派克变换。内置式永磁同步电机定子电压模型方程如下：
【主权项】
1. 一种空压机用永磁同步电机滑模无位置传感器控制方法，其特征在于，包括： A、 滑模观测器将采集的定子实际电流与观测器中估计的定子电流进行比较，其中，滑 模面Sn被定义为&、&与实际电流ia、之差，误差通过采集饱和函数的实时修正观测 模型； B、 采用恒电流变频制策略启动永磁同步电机； C、 当永磁同步电机运行到中速阶段时切换控制策略，切换时用坐标变换的方式把控制 量全状态切换至转子磁链定向同步坐标系下，同时在切换后采用斜坡的方式将d轴电流减 至0〇
2. 根据权利要求1所述的空压机用永磁同步电机滑模无位置传感器控制方法，其特征 在于，所述步骤A中为消除饱和函数在连续饱和时带来的抖振，矢量E的a0分量 通过采用一阶低通滤波器来获取。
3. 根据权利要求2所述的空压机用永磁同步电机滑模无位置传感器控制方法，其特征 在于，所述步骤A中将两个相同的一阶滤波器串联以获取由于采用一阶低通滤波而产生的 相移，无需转速信息；通过观测矢量E的矢量角获取永磁同步电机的转子位置信息。
4. 根据权利要求1至3之一所述的空压机用永磁同步电机滑模无位置传感器控制方 法，其特征在于，所述步骤B中采用恒电流变频控制策略启动永磁同步电机，具体包括：采 用恒电流变频控制策略将永磁同步电机定子电流矢量定向于同步旋转坐标系Q轴，Q轴电 流指令是额定电流幅值，D轴电流指令为0,频率采用斜坡指令的形式，从0牵引至指令频 率。
【专利摘要】本发明公开一种空压机用永磁同步电机滑模无位置传感器控制方法，该方法回避了容易饱和影响的d轴电感，并且在观测模型中不含有速度信息，模型用于压缩机永磁同步电机的中高速具有良好的观测性能。在反电动势采集时采用的双滤波器串联的方式，能有效、准确的获取滤波器引起的相移用于角度补偿。本发明具有较强的鲁棒性，能够适应在压缩机启动过程中负载不断变化的工况。本发明的无位置传感器控制方法节约了制造成本，简化了生产工艺。
【IPC分类】H02P21-13
【公开号】CN104579081
【申请号】CN201410834582
【发明人】周志康, 赵卫国, 李量, 王乃相, 蔡亚辉
【申请人】无锡新大力电机有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月29日