永磁同步电机无位置传感器控制方法和装置与流程

技术特征：

1.一种永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，包括：

确定d-q坐标系下的电流型定子磁链；

对所述d-q坐标系下的电流型定子磁链进行反Park变换，得到α-β坐标系下的电流型定子磁链；其中，所述进行反Park变换时所用位置信号为上一次估算出的永磁同步电机转子位置；

利用引入有模型偏差补偿控制量的电压型定子磁链估算模型，估算出α-β坐标系下的电压型定子磁链；其中，所述模型偏差补偿控制量是所述α-β坐标系下的电流型定子磁链与上一次估算出的α-β坐标系下的电压型定子磁链之间的偏差经过调节器调节后的输出量；

根据所述α-β坐标系下的电压型定子磁链，得到d-q坐标系下的转子磁链；

利用锁相环将所述转子磁链的q轴分量锁定为零，估算出永磁同步电机的转子位置和速度信息。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述确定d-q坐标系下的电流型定子磁链，包括：

利用电流型定子磁链估算模型，估算出d-q坐标系下的电流型定子磁链；

其中，所述电流型定子磁链估算模型为

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{sd}^i\\ {\mathrm{\ψ}}_{sq}^i\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{L}_d{i}_d+{\mathrm{\ψ}}_r\\ L_q{i}_q\end{array}\right]$

式中，和分别为电流型定子磁链在d、q轴的分量；i_d和i_q分别为d、q轴采样电流；L_d和L_q分别为d、q轴电感；ψ_r为永磁体磁链。

3.根据权利要求1所述的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述引入有模型偏差补偿控制量的电压型定子磁链估算模型为

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{s\mathrm{\α}}^v=\∫(u_{\mathrm{\α}}-R_s\·i_{\mathrm{\α}}-u_{com\_\mathrm{\α}})dt\\ {\mathrm{\ψ}}_{s\mathrm{\β}}^v=\∫(u_{\mathrm{\β}}-R_s\·i_{\mathrm{\β}}-u_{com\_\mathrm{\β}})dt\end{array}\right.$

式中，和分别为电压型定子磁链在α、β轴的分量；u_α和u_β分别为α、β轴指令电压；R_s为定子电阻；i_α和i_β分别为α、β轴采样电流；u_{com_α}和u_{com_β}分别为u_com在α、β轴的分量；u_com为所述α-β坐标系下的电流型定子磁链与上一次估算出的α-β坐标系下的电压型定子磁链之间的偏差经过调节器调节后的输出量，作为所述模型偏差补偿控制量。

4.根据权利要求1所述的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述根据所述α-β坐标系下的电压型定子磁链，得到d-q坐标系下的转子磁链，包括：

根据所述α-β坐标系下的电压型定子磁链，估算出α-β坐标系下的转子磁链；

对所述α-β坐标系下的转子磁链作Park变换，得到d-q坐标系下的转子磁链。

5.根据权利要求4所述的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述根据所述α-β坐标系下的电压型定子磁链，估算出α-β坐标系下的转子磁链，包括：

将所述α-β坐标系下的电压型定子磁链输入转子磁链估算模型，估算出α-β坐标系下的转子磁链；

其中，所述转子磁链估算模型为

$\left\{\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{r\mathrm{\α}}\\ {\mathrm{\ψ}}_{r\mathrm{\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{r\mathrm{\α}}^v\\ {\mathrm{\ψ}}_{r\mathrm{\β}}^v\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{r\mathrm{\α}\_diff}\\ {\mathrm{\ψ}}_{r\mathrm{\β}\_diff}\end{array}\right]\\ \left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{r\mathrm{\α}\_diff}\\ {\mathrm{\ψ}}_{r\mathrm{\β}\_diff}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\cos \left({\mathrm{\θ}}_{{\mathrm{\ψ}}_r}\right)-\sin \left({\mathrm{\θ}}_{{\mathrm{\ψ}}_r}\right)\\ \sin \left({\mathrm{\θ}}_{{\mathrm{\ψ}}_r}\right)\cos \left({\mathrm{\θ}}_{{\mathrm{\ψ}}_r}\right)\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}Var\_L_d{i}_d\\ Var\_L_q{i}_q\end{array}\right]\end{array}\right.$

式中，ψ_rα和ψ_rβ分别为转子磁链在α、β轴的分量；和分别为电压型定子磁链在α、β轴的分量；ψ_{rα_diff}和ψ_{rβ_dif}为对Var_L·i在d、q轴的分量Var_L_di_d和Var_L_qi_q作反Park变换后得到的α、β轴分量；Var_L·i为定子电流与电感的乘积通过低通滤波器后的值；为所述上一次估算出的永磁同步电机转子位置。

6.一种永磁同步电机无位置传感器控制装置，其特征在于，包括：

电流型定子磁链估算单元，用于确定d-q坐标系下的电流型定子磁链；对所述d-q坐标系下的电流型定子磁链进行反Park变换，得到α-β坐标系下的电流型定子磁链；其中，所述进行反Park变换时所用位置信号为上一次估算出的永磁同步电机转子位置；

电压型定子磁链估算单元，用于利用引入有模型偏差补偿控制量的电压型定子磁链估算模型，估算出α-β坐标系下的电压型定子磁链；其中，所述模型偏差补偿控制量是所述α-β坐标系下的电流型定子磁链与上一次估算出的α-β坐标系下的电压型定子磁链之间的偏差经过调节器调节后的输出量；

转子磁链估算单元，用于根据所述α-β坐标系下的电压型定子磁链，得到d-q坐标系下的转子磁链；

锁相单元，用于利用锁相环将所述转子磁链的q轴分量锁定为零，估算出永磁同步电机的转子位置和速度信息。

7.根据权利要求6所述的永磁同步电机无位置传感器控制装置，其特征在于，所述电流型定子磁链估算单元具体用于利用电流型定子磁链估算模型，确定d-q坐标系下的电流型定子磁链；

其中，所述电流型定子磁链估算模型为

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{sd}^i\\ {\mathrm{\ψ}}_{sq}^i\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{L}_d{i}_d+{\mathrm{\ψ}}_r\\ L_q{i}_q\end{array}\right]$

式中，和分别为电流型定子磁链在d、q轴的分量；i_d和i_q分别为d、q轴采样电流；L_d和L_q分别为d、q轴电感；ψ_r为永磁体磁链。

8.根据权利要求6所述的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述引入有模型偏差补偿控制量的电压型定子磁链估算模型为

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{s\mathrm{\α}}^v=\∫(u_{\mathrm{\α}}-R_s\·i_{\mathrm{\α}}-u_{com\_\mathrm{\α}})dt\\ {\mathrm{\ψ}}_{s\mathrm{\β}}^v=\∫(u_{\mathrm{\β}}-R_s\·i_{\mathrm{\β}}-u_{com\_\mathrm{\β}})dt\end{array}\right.$

式中，和分别为电压型定子磁链在α、β轴的分量；u_α和u_β分别为α、β轴指令电压；R_s为定子电阻；i_α和i_β分别为α、β轴采样电流；u_{com_α}和u_{com_β}分别为u_com在α、β轴的分量；u_com为所述α-β坐标系下的电流型定子磁链与上一次估算出的α-β坐标系下的电压型定子磁链之间的偏差经过调节器调节后的输出量，作为所述模型偏差补偿控制量。

9.根据权利要求6所述的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述转子磁链估算单元，具体用于根据所述α-β坐标系下的电压型定子磁链，估算出α-β坐标系下的转子磁链；以及对所述α-β坐标系下的转子磁链作Park变换，得到d-q坐标系下的转子磁链。

10.根据权利要求9所述的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述转子磁链估算单元具体用于将所述α-β坐标系下的电压型定子磁链输入转子磁链估算模型，估算出α-β坐标系下的转子磁链；

其中，所述转子磁链估算模型为

$\left\{\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{r\mathrm{\α}}\\ {\mathrm{\ψ}}_{r\mathrm{\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{r\mathrm{\α}}^v\\ {\mathrm{\ψ}}_{r\mathrm{\β}}^v\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{r\mathrm{\α}\_diff}\\ {\mathrm{\ψ}}_{r\mathrm{\β}\_diff}\end{array}\right]\\ \left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{r\mathrm{\α}\_diff}\\ {\mathrm{\ψ}}_{r\mathrm{\β}\_diff}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\cos \left({\mathrm{\θ}}_{{\mathrm{\ψ}}_r}\right)-\sin \left({\mathrm{\θ}}_{{\mathrm{\ψ}}_r}\right)\\ \sin \left({\mathrm{\θ}}_{{\mathrm{\ψ}}_r}\right)\cos \left({\mathrm{\θ}}_{{\mathrm{\ψ}}_r}\right)\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}Var\_L_d{i}_d\\ Var\_L_q{i}_q\end{array}\right]\end{array}\right.$

式中，ψ_rα和ψ_rβ分别为转子磁链在α、β轴的分量；和分别为电压型定子磁链在α、β轴的分量；ψ_{rα_diff}和ψ_{rβ_diff}为对Var_L·i在d、q轴的分量Var_L_di_d和Var_L_qi_q作反Park变换后得到的α、β轴分量；Var_L·i为定子电流与电感的乘积通过低通滤波器后的值；为所述上一次估算出的永磁同步电机转子位置。