一種永磁同步電機無角度傳感器的效率優化控制方法

2023-05-26 09:17:21 2

專利名稱：一種永磁同步電機無角度傳感器的效率優化控制方法
技術領域：
本發明屬於電機控制方法，適用於各類正弦波永磁同步電機的調速控制。
背景技術：
永磁同步電機具有功率密度大、損耗密度大等特點，它的定子鐵芯損耗大於一般電機。因此，對於此種電機，常用的id=0控制與最大轉矩電流比控制都不是最佳的選擇。相比之下基於損耗模型的效率優化控制方法由於考慮了鐵耗模型，是比較理想的控制方法。但是此種方法需要精確的轉子磁極位置，這通常依靠角度傳感器來檢測。而在很多場合下，無法安裝角度傳感器限制了這種方法的使用。 當前工業應用中，出現了通過無傳感器算法來估計轉子位置而取代角度傳感器的思路。常見的無傳感器控制算法有基於數學模型的開環估計、高頻信號注入法、模型參考自適應控制、狀態觀測器法、以及卡爾曼濾波器等。其中開環估計法的準確性受電機參數影響非常大，而電機的參數在電機運行時總是處於動態變化之中，因此，估計效果不佳。高頻信號注入法對於沒有凸極性的永磁同步電機則無能為力。至於模型參考自適應控制、狀態觀測器法、以及卡爾曼濾波器等閉環估計方法雖然具有較好的穩定性以及魯棒性，但是算法複雜，在一些對實時性要求很高的場合，如高速電機，則難以使用。

發明內容
發明目的針對上述現有存在的問題和不足，本發明提供了一種無需角度傳感器而能夠對永磁同步電機實現效率優化控制的無傳感器控制方法。技術方案為實現上述發明目的，本發明採用的技術方案一種永磁同步電機無角度傳感器的效率優化控制方法，其特徵在於包括以下步驟a、被測電機的損耗模型，通過離線求解的方法得到被測電機的等效鐵損電阻A ;b、初始位置調整，定義被測電機直軸為d、交軸為q，通過控制器給定一個與定子J軸方向相同且大小恆定的電流矢量，使得轉子d軸對齊電機定子^軸；c、電機啟動，定義假定旋轉坐標系，定義被測電機的轉矩軸為8、勵磁軸為Y ;假定旋轉坐標系不是同步旋轉坐標系，它是定向於已知的轉子估計位置，並且可以按照確定的控制規律自行調整的坐標系。通過該假定旋轉坐標系對電機進行電流閉環、轉速開環控制使電機穩定在一定的轉速；d、效率優化控制,首先根據式(I)調節S、y軸的給定電壓A和& ;然後根據位置估計公式(2)解出假定旋轉坐標系與電機同步旋轉坐標系的角度差值A 0，並根據式(3)得到被測電機d軸和q軸電流大小iA和i,;接著根據q軸電流i,和被測電機的等效鐵損電阻A通過式(4)得到效率最優時d軸電流的大小
;將此d軸電流作為給定值計與位置估計得到的iA作差，該差值通過PI調節器得到轉矩軸電流的給定值is%與實際的八作差，在經過PI調節器得到8軸的給定電壓。通過坐標變換輸出控制電機實現效率優化控制。
其中，
權利要求
1.一種永磁同步電機無角度傳感器的效率優化控制方法，其特徵在於包括以下步驟 a、首先通過離線求解的方法得到被測電機的等效鐵損電阻&，建立被測電機的損耗模型； b、初始位置調整，定義被測電機直軸為d、交軸為q，通過控制器給定一個與定子J軸方向相同且大小恆定的電流矢量，使得轉子d軸對齊電機定子J軸； C、電機啟動，定義假定旋轉坐標系，定義被測電機的轉矩軸為S、勵磁軸為Y ;假定旋轉坐標系不是同步旋轉坐標系，它是定向於已知的轉子估計位置，並且可以按照確定的控制規律自行調整的坐標系；並通過該假定旋轉坐標系對被測電機進行電流閉環、轉速開環控制使電機穩定在一定的轉速； d、效率優化控制，首先根據式(I)調節8、y軸的給定電壓A和& ;然後根據位置估計公式(2)解出假定旋轉坐標系與電機同步旋轉坐標系的角度差值A 〃，並根據式(3)得到被測電機d軸和q軸電流大小iA和;接著根據q軸電流和被測電機的等效鐵損電阻Ri通過式(4)得到效率最優時d軸電流的大小i/，該//=Yd^idi ;將此d軸電流作為給定值計與位置估計得到的iA作差，該差值通過PI調節器得到轉矩軸電流的給定值i s%與實際的八作差，再經過PI調節器得到8軸的給定電壓； 通過坐標變換輸出控制電機實現效率優化控制，其中，
全文摘要
本發明公開了一種永磁同步電機無角度傳感器的效率優化控制方法。本發明具省去了角度傳感器，提高了系統可靠性，節省了成本，並且使效率優化控制可以用在一些無法安裝角度傳感器的場合，從而使永磁同步電機工作在更高的效率點。
文檔編號H02P6/18GK102647134SQ20121009565
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月1日 優先權日2012年4月1日
發明者徐龍祥, 紀曆 申請人:南京航空航天大學