低功率永磁同步电机无位置传感器矢量控制方法与流程

技术特征：

1.一种低功率永磁同步电机无位置传感器矢量控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)在初始角度施加电压矢量，产生相应方向的磁场，确定转子的初始位置，并启动电机；

(2)对低速时转子的位置进行估计；

(3)将转速分为不同区间，根据不同区间对由低速向中高速切换时的转子的位置进行估计；

(4)通过观测器和锁相环结构对中高速时转子的位置进行估计；

所述的步骤(3)包括以下步骤：

(3-1)设ωbegin和ωend分别为低速向中高速切换的起始速度和终止速度，确定ωbegin和ωend的大小，将转速分为三个区间，分别为低速估计的转速≤ωbegin的第一区间、ωbegin＜低速估计的转速＜ωend的第二区间和低速估计的转速≥ωend的第三区间；

(3-2)判断当前估计转速所在的区间，如果是第一区间，则继续步骤(2)，如果是第二区间，则继续步骤(3-3)，如果是第三区间，则继续步骤(4)；

(3-3)通过以下公式计算β：

其中，β为融合系数，ωr_low为低速估计的转子速度；

(3-4)通过以下融合算法得到估计输出：

估计输出＝低速估计×(1-β)+中高速估计×β。

2.根据权利要求1所述的低功率永磁同步电机无位置传感器矢量控制方法，其特征在于，所述的步骤(1)还包括以下步骤：

(1-1)根据实际负载标定定位控制电压；

(1-2)在至少两个方向相继施加电压，需按照一定的斜率缓慢增加电压至定位控制电压，将转子强制吸引至初始位置；

(1-3)由初始位置启动电机。

3.根据权利要求1所述的低功率永磁同步电机无位置传感器矢量控制方法，其特征在于，所述的步骤(2)包括以下步骤：

(2-1)根据永磁同步电机额定电流和永磁铁磁通的大小来计算电动机所能产生的转矩大小：

Te＝1.5pnψfiq，

其中，Te为电动机所能产生的转矩，pn为电机极对数，ψf为永磁铁磁通，iq为永磁同步电机额定电流；

(2-2)由电机机械方程计算出转子的加速度：

其中，α为转子的加速度，J为转动惯量，T0为负载转矩；

(2-3)抵消阻尼作用的影响，利用转子的加速度对时间的积分得到转子的角速度：

ωm_open＝k∫αdt＝kαt，

其中，k为修正系数，k＜1，ωm_open为转子的角速度；

(2-4)对转子的角速度进行积分，得到开环运行时所需要的角度：

其中，θm_open为开环运行时所需要的角度。

4.根据权利要求1所述的低功率永磁同步电机无位置传感器矢量控制方法，其特征在于，所述的确定ωbegin和ωend的大小，包括以下步骤：

(3-1-1)根据低速估计算法和中高速估计算法估计出的转速偏差来确定ωbegin的大小；

(3-1-2)如两种估计出的转速的偏差小于设定的阈值，则进行切换，此时的速度值作为切换起始速度，且终止速度ωend设定为电机所能达到的最大速度的10％；

(3-1-3)根据所要求的加速指标对ωbegin和ωend进行调整。

5.根据权利要求1所述的低功率永磁同步电机无位置传感器矢量控制方法，其特征在于，所述的步骤(4)中包括以下步骤：

(4-1)通过观测器计算电动机的反电动势；

(4-2)通过锁相环跟踪并锁定反电动势中的相位，通过角度偏差控制调整估计的转速。

6.根据权利要求5所述的低功率永磁同步电机无位置传感器矢量控制方法，其特征在于，所述的步骤(4-1)中还包括以下步骤：

(4-1-1)将估计量代入电机的实际电压方程中的相应变量，得到观测电流；

(4-1-2)将观测电流与实际测得的定子电流进行比较，得到误差补偿项；

(4-1-3)根据所述的误差补偿项确定反电动势的大小。

7.根据权利要求5所述的低功率永磁同步电机无位置传感器矢量控制方法，其特征在于，所述的步骤(4-2)中还包括以下步骤：

(4-2-1)通过PID控制器将所述的相位转化为转速控制信号；

(4-2-2)对所述的转速控制信号进行积分，得到转子的中高速估计角度；

(4-2-3)根据当前的速度信息估计出下一个周期的转子位置，然后反馈到输入端。