一种永磁同步电机的无位置传感器控制方法

1.本技术涉及永磁同步电机领域，尤其是一种永磁同步电机的无位置传感器控制方法。


背景技术：

2.永磁同步电机由于其高功率密度、体积小、效率高等优点在许多领域被应用。在交流调速系统中，常使用光电编码器、霍尔传感器或旋转变压器为转速闭环提供反馈信息，然而附加的传感器可能会因为机械震动和设备老化等机械原因导致电机转速或转子位置角信息错误，运用无位置传感器控制算法就能很好地解决这一问题。
3.永磁同步电机的无位置传感器控制算法主要包括：基于电机数学模型的反电动势观测法、磁链估计法、模型参考自适应法以及高频注入法。其中反电动势观测法有着不依赖于电机凸极效应，能够准确估计出电机的转速信息和转子位置角信息的优点。滑模观测器作为反电动势观测法的一种，凭借其响应速度快、鲁棒性强等优点得到了广泛的应用。然而，永磁同步电机的反电动势幅值在低速时较小，难以观测，这也会加剧滑模观测器的低频抖振，进而增大位置观测误差，容易造成电机失控。
4.为实现永磁同步电机在无位置传感器控制算法下的全速域运行，有学者提出了i/f开环起动控制算法。该算法是一种电流闭环、转速开环的控制，该方法可保证永磁同步电机开环起动并运行至一定转速，然后切换至滑模观测法观测转置。此外，i/f开环起动控制算法的另一优势在于在提速的过程中，凭借电流闭环能够防止永磁同步电机产生过电流。但是永磁同步电机系统需要在i/f开环起动控制算法和滑模观测器控制算法间进行切换，但是容易出现切换时刻的位置角和转速不匹配而导致转速脉动的情况，影响永磁同步电机的正常运行。


技术实现要素：

5.本技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种永磁同步电机的无位置传感器控制方法，本技术的技术方案如下：
6.一种永磁同步电机的无位置传感器控制方法，该无位置传感器控制方法包括：
7.利用i/f曲线发生器输出的第一q轴电流作为q轴参考电流i
qref
，以i/f曲线发生器输出的第一转子角度θ
i/f
作为参考转子角度θ
ref
，基于q轴参考电流i
qref
、参考转子角度θ
ref
和d轴参考电流i
dref
利用电流环控制控制永磁同步电机起动；
8.当确定永磁同步电机运行至进入切换状态时，基于q轴参考电流参考转子角度θ
ref
＝λθ
i/f
+(1-λ)θ
smo
和d轴参考电流i
dref
利用电流环控制控制永磁同步电机运行，θ
smo
是利用滑模观测器观测到的第二转子角度，是利用滑模观测器和速度环计算得到的第二q轴电流，λ是权重且取值从1开始逐渐减小；
9.直至永磁同步电机运行至结束切换状态时，权重λ减小至0，以第二q轴电流作为
q轴参考电流i
qref
，以第二转子角度θ
smo
作为参考转子角度θ
ref
，基于q轴参考电流i
qref
、参考转子角度θ
ref
和d轴参考电流i
dref
利用电流环控制控制永磁同步电机起动。
10.本技术的有益技术效果是：
11.本技术公开了一种永磁同步电机的无位置传感器控制方法，该方法采用i/f曲线发生器结合滑模观测器来控制永磁同步电机运行，低转速场景下采用i/f曲线发生器实现转速开环起动控制，能够依靠功角自平衡特性克服一定角度误差带来的影响，高转速情况下使用滑模控制器依靠较为准确的反电动势信息实现转速闭环控制，且通过变权重的加权方法实现q轴参考电流和参考转子角度的取值的平滑过渡，从而可以从i/f曲线发生器平滑切换到滑模控制器，能够有效避免电机转子在切换的过程中产生较大的转速脉动，使得滑模观测器控制算法能够快速平稳地工作在高速域阶段。
12.该方法基于i/f曲线发生器输出的转速来确定是否进入切换状态，从而调整权重的取值，可以兼顾两种控制方法的特点，保证转速脉动较小。
13.另外本技术基于阶跃信号形式的转速给定值输出斜坡信号形式的转速频率输出，可以防止实际转速与给定转速之间的差值过大而导致转矩-功角自平衡无法维持转子稳定运行，提高控制稳定性。另外考虑到粘滞系数等因素影响，其起动过程的速度会有非线性部分，因此通过对频率梯度输入处理为频率梯度输出输出，可以实现非理想情况下的非线性输出，控制效果更好，尤其是在起动的最初时刻。
附图说明
14.图1是本技术一个实施例中的无位置传感器控制方法的控制框图。
15.图2是i/f曲线发生器输出的第一q轴电流和第一转子角度，利用滑模观测器和转速环输出的第二q轴电流和第二转子角度，以及得到的q轴参考电流i
qref
和参考转子角度θ
ref
随着转速n
i/f
的变化曲线图。
16.图3是由i/f曲线发生器输出的作为电流环的q轴参考电流i
qref
时产生虚拟d
*-q
*
坐标系与d-q坐标系的对比图。
17.图4是本技术一个实施例中i/f曲线发生器输出多个转速频率输出f
output
的方法流程图。
18.图5是输入的阶跃信号形式的转速频率输入，以及输出的斜坡信号形式的转速频率输出f
output
的波形对比图。
19.图6是理想状态下的线性的转速频率输出和非理想状态下的非线性的转速频率输出的对比图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本技术的具体实施方式做进一步说明。
21.本技术公开了一种永磁同步电机的无位置传感器控制方法，请参考图1所示的控制框图，该无位置传感器控制方法采用i/f起动结合滑模控制器的方法，其中：
22.i/f曲线发生器基于输入的转速设定值n
ref
在同一时刻输出第一q轴电流和转速频率输出f
output
，第一q轴电流对应的电流矢量按照转速频率输出f
output
旋转，带动永
磁同步电机的转子提速。根据交流电机的解耦控制思想，第一q轴电流直接决定了永磁同步电机在运行过程中的转矩大小，转速频率输出f
output
则关系到永磁同步电机的转子的转速和转子角度，这两者值的关系由电机的转矩方程和运动方程决定。对转速频率输出f
output
进行时间积分即能得到坐标变化角度，也即输出得到第一转子角度θ
i/f
。
23.另外利用滑模观测器和速度环还可以基于输入的转速设定值n
ref
在同一时刻输出第二q轴电流和第二转子角度θ
smo
。请结合图1，采集永磁同步电机的三相电枢绕组的三相电流i
abc
，经过clark变换得到静止两相正交α-β坐标系中的电流i
α
和i
β
，滑模观测器基于α-β坐标系中的电流i
α
和i
β
以及α-β坐标系中的电压u
α
和u
β
可以观测得到第二转子角度θ
smo
以及转速观测值n
est
。转速观测值n
est
输入速度环，将转速设定值n
ref
与转速观测值n
est
的差值作为第三pi控制器的输入，可以由第三pi控制器输出第二q轴电流
24.基于i/f曲线发生器输出第一q轴电流和第一转子角度θ
if
，以及利用滑模观测器和速度环输出的第二q轴电流和第二转子角度θ
smo
可以分别确定得到q轴参考电流i
qref
和参考转子角度θ
ref
。然后基于q轴参考电流i
qref
、参考转子角度θ
ref
和d轴参考电流i
dref
利用电流环控制控制永磁同步电机运行，d轴参考电流i
dref
是预先设定值。包括：
25.请结合图2，对α-β坐标系中的电流i
α
和i
β
结合参考转子角度θ
ref
进行park变换得到d-q坐标系中的d轴实际电流id和q轴实际电流iq。将i
qref
和iq的差值经过第一pi控制器得到q轴电压uq，将i
dref
和id的差值经过第二pi控制器得到d轴电压ud，对d轴电压ud和q轴电压uq结合参考转子角度θ
ref
进行反park变换得到u
α
和u
β
，经过空间矢量脉宽调制svpwm算法控制永磁同步电机所连接的逆变器中的开关管的通断，实现对永磁同步电机的控制。
26.在上述控制过程中，如何在不同运行阶段输出合适的q轴参考电流i
qref
和参考转子角度θ
ref
是控制方法的关键，也是在i/f开环起动控制算法和滑模观测器控制算法间进行平滑切换的关键，是本技术的设计重点，介绍如下：
27.(1)在永磁同步电机的起动初期，以i/f曲线发生器输出的第一q轴电流作为q轴参考电流i
qref
，以i/f曲线发生器输出的第一转子角度θ
if
作为参考转子角度θ
ref
，使得永磁同步电机进行i/f开环起动。
28.(2)当永磁同步电机成功开环起动之后，永磁同步电机的转速逐步上升，当确定永磁同步电机运行至进入切换状态时，确定q轴参考电流确定参考转子角度θ
ref
＝λθ
i/f
+(1-λ)θ
smo
。也即利用权重λ对和加权作为q轴参考电流i
qref
，利用权重λ对θ
i/f
和θ
smo
加权作为参考转子角度θ
ref
。且当永磁同步电机在切换状态运行过程中，权重λ的取值从1开始逐渐减小。
29.(3)当永磁同步电机继续运行至结束切换状态时，权重λ减小至0，以第二q轴电流作为q轴参考电流i
qref
，以第二转子角度θ
smo
作为参考转子角度θ
ref
。
30.在上述控制过程中，当永磁同步电机运行至转速n
i/f
∈[n
l
,nh]时，确定永磁同步电机运行于切换状态。i/f曲线发生器输出的转速pn是电机极对数，n
l
是切换
下限阈值，nh是切换上限阈值。在一个实施例中，切换下限阈值n
l
是永磁同步电机的额定转速的25％～35％，切换上限阈值nh是永磁同步电机的额定转速的45％～50％。
[0031]
在一个实施例中，当永磁同步电机在切换状态运行过程中，权重λ的取值随着i/f曲线发生器输出的转速n
i/f
线性减小，也即有
[0032]
因此上述切换过程可以统一表示为且基于该切换过程，i/f曲线发生器输出的随着n
i/f
的曲线变化图如图2中实线部分所示，利用滑模控制器和速度环输出的随着n
i/f
的曲线变化图如图2中虚线部分所示，可见随着n
i/f
的增大，加权后得到的i
qref
基本保持不变，在从i/f开环控制算法到滑模观测法的切换过程中，i
qref
的取值平滑过渡。θ
i/f
和θ
smo
的曲线变化以及加权得到的θ
smo
的曲线图也是类似的。
[0033]
i/f曲线发生器实现的i/f开环控制算法主要基于永磁同步电机的转矩-功角自平衡原理，能够让i/f开环控制算法在不同负载条件下都能够有良好的控制效果。请参考图3，由i/f曲线发生器输出的作为电流环的q轴参考电流i
qref
时产生虚拟d
*-q
*
坐标系，其与两相旋转d-q坐标系之前的相位差记为θ
l
，在开环运行过程中，当永磁同步电机的实际转速无法跟随给定转速时，θ
l
减小，q轴实际电流iq增大，转矩增大，转速增加。当永磁同步电机的实际转速大于给定转速时，θ
l
增大，q轴实际电流iq减小，转矩减小，转速减小。若实际转速与给定转速之间的差值过大，超出转矩-功角自平衡所能够调整的范围，则会对电机失去控制，所以需要为i/f曲线发生器设定合适的和θ
i/f
，在正确的i/f输出曲线下进行调速控制，结合转矩-功角自平衡，就能够达到转速开环运行。
[0034]
本技术的无位置传感器控制方法采用加权思想，结合i/f曲线发生器的输出和滑模观测器的输出得到电流环的i
qref
和θ
ref
。i/f曲线发生器的转矩-功角自平衡原理能够保证永磁同步电机在低速时使得d-q坐标系跟随i/f曲线发生器所建立的虚拟d-q坐标系，依靠功角自平衡特性克服一定角度误差带来的影响。与此同时由于低速情况下反电动势信息误差较大的因素，滑模观测器输出的第二q轴电流和第二转子角度θ
smo
的误差较大，所以在永磁同步电机刚起动、较低速度的阶段，完全以i/f曲线发生器输出的第一q轴电流和第一转子角度θ
i/f
进行控制。随着永磁同步电机转速的提高，i/f曲线发生器输出的和θ
i/f
会因为外界扰动、误差积累等因素导致其鲁棒性降低，但滑模观测器能够依靠较高转速下准确的反电动势信息来估计出准确的和θ
smo
，因此逐步降低和θ
i/f
的权重，而逐步提高和θ
smo
的权重。直至最终完全由准确度更高的和θ
smo
进行控制，通过权重λ的取值变化，i
qref
和θ
ref
的取值平滑过渡，实现从i/f开环控制算法到滑模观测法的平滑切换，且切换前后的转速脉动较小。
[0035]
在常规的电机控制系统中，转速设定值n
ref
属于一种阶跃信号，为了防止实际转速
与给定转速之间的差值过大而导致转矩-功角自平衡无法维持转子稳定运行，在一个实施例中，i/f曲线发生器在基于转速设定值n
ref
输出转速n
i/f
时，首先将输入的阶跃信号形式的转速设定值n
ref
的转速频率输入处理为斜坡信号形式的多个逐渐增大的转速频率输出f
output
，然后对应输出多个逐渐增大的转速包括如下步骤，请参考图4所示的流程图：
[0036]
(1)初始化周期计数器c1＝0，初始化参数k＝1，初始化f
output
[0]＝0。
[0037]
(2)从永磁同步电机起动的时刻开始，每经过一个周期时令c1＝c1+1，并检测周期计数器c1是否达到设定周期数sum1，设定周期数sum1自定义设置。
[0038]
(3)当周期计数器c1未达到设定周期数sum1，也即c1《sum1时，重新执行步骤(2)。
[0039]
(4)当周期计数器c1达到设定周期数sum1，也即c1＝sum1时，且f
input
》f
output
[k-1]-grad
output
时，输出第k个转速频率输出f
output
[k]＝f
output
[k-1]+(grad
output
+δ)，重置周期计数器c1＝0并令k＝k+1后再次新执行步骤(2)。直至最终输出f
output
[k]＝f
input
。
[0040]
其中，f
output
[k-1]是第k-1个转速频率输出，grad
output
是频率梯度输出，δ是与所有负载转矩之和t0相关的变量。基于上述处理过程，i/f曲线发生器输出的斜坡信号形式的各个转速频率输出f
output
以及阶跃信号形式的对比曲线图如图5所示。
[0041]
在一个实施例中，上述频率梯度输出grad
output
和δ的取值基于永磁同步电机的运动方程得到，确定方法如下：
[0042]
不考虑粘滞因素时，永磁同步电机的运动方程为：
[0043][0044]
其中，te是电磁转矩，t0是所有负载转矩之和，j是转动惯量，ωm是机械角速度。忽略定位力矩下的电磁转矩te的方程为：
[0045][0046]
其中，ψf是永磁体磁链，iq是永磁同步电机的q轴电流，id是永磁同步电机的d轴电流，ld是永磁同步电机的d轴电感，lq是永磁同步电机的q轴电感，pn是电机极对数。
[0047]
在采用最大转矩电流比方式控制永磁同步电机时，id的幅值远小于iq的幅值，因此可以近似将id的幅值设定为恒定值。从而整理得到：
[0048][0049]
其中，j是转动惯量，t0是所有负载转矩之和。由于f是转子转动频率。因此代入整理得到：
[0050]
[0051]
对其采用一阶前向欧拉法按照采样周期ts进行离散化得到：
[0052][0053]
因此，可以取频率梯度输出取与所有负载转矩之和t0相关的变量
[0054]
在上述实施例的理想状态下，输出的角度信息应该为线性输出，但是在实际中由于永磁同步电机的运动方程中的粘滞阻力以及静态力矩的因素会导致永磁同步电机的实际频率曲线并非理想线性，尤其是在起动的最初时刻，所以在另一个实施例中，在上述基础上进一步对频率梯度输出grad
output
进行优化。包括：基于上述方法得到频率梯度输入然后将阶跃信号形式的频率梯度输入处理为斜坡信号形式的多个逐渐增大的频率梯度输出grad
output
。在上述过程中，当周期计数器c1达到设定周期数sum1时，基于第k个频率梯度输出grad
output
[k]输出对应的第k个转速频率输出f
output
[k]，也即当f
input
》f
output
[k-1]-grad
output
[k]时，输出f
output
[k]＝f
output
[k-1]+(grad
output
[k]+δ)。
[0055]
得到多个逐渐增大的频率梯度输出grad
output
的方法包括：
[0056]
(1)初始化周期计数器c2＝0，初始化参数k＝1，初始化grad
output
[0]＝0。
[0057]
(2)从永磁同步电机起动的时刻开始，每经过一个周期时令c2＝c2+1，并检测周期计数器c2是否达到设定周期数sum2，设定周期数sum2为设定值。
[0058]
(3)当周期计数器c2未达到设定周期数sum2时，重新执行步骤(2)。
[0059]
(4)当周期计数器c2达到设定周期数sum2，包括三种情况：
[0060]
(4a)当grad
input
《grad
output
[k-1]-x时，输出第k个频率梯度输出grad
output
[k]＝grad
output
[k-1]-(x+y)，重置周期计数器c2＝0并令k＝k+1后再次重新执行步骤(2)。
[0061]
(4b)当grad
input
》grad
output
[k-1]-x时，输出第k个频率梯度输出grad
output
[k]＝grad
output
[k-1]+(x+y)，重置周期计数器c2＝0并令k＝k+1后再次重新执行步骤(2)。
[0062]
(4c)当grad
input
＝grad
output
[k-1]-x时，输出第k个频率梯度输出grad
output
[k]＝grad
output
[k-1]，重置周期计数器c2＝0并令k＝k+1后再次重新执行步骤(2)。
[0063]
其中，grad
output
[k-1]是第k-1个频率梯度输出，x和y表示为参数，通常由经验值设定。对于频率梯度输入的斜坡处理主要针对当永磁同步电机从静止状态到转动状态时所需要克服的静态转矩，作出的非线性处理。通常可以认为静态转矩略大于动态转矩，而i/f开环控制算法看作是恒转矩起动，所以永磁同步电机的转子从静止状态到转动状态时，转子的加速度有一个小幅度的跳变，由小增大，所以参数y的取值理论上应该进行非线性取值。但是静态转矩在实际控制中难以测量，并且从静止状态到转动状态的时间非常短，因此在误差范围内，可以直接取参数y为定值常数。根据功角自平衡特性，尽管加速度有一个小的跳变，但是依旧能够在功角自平衡的调整能力范围内进行调整，为了保证产生的误差不超过功角自平衡的调整能力范围，参数y的取值通常远小于grad
output
的取值，比如是grad
output
的取值的1/1000左右。
[0064]
通过这种方法，可以使得频率梯度输出grad
output
也是由零开始增长的斜坡信号，由此可以达到非线性的转速频率输出的曲线，理想状态下的转速频率输出f
output
的示意图如图6中的(a)所示，非理想状态下通过该实施例得到的非线性的转速频率输出f
output
的示意图如图6中的(b)所示，从而可以更好地避免实际转速与给定转速之间的差值过大，更好地维持转子稳定运行。
[0065]
另外，在某些使用场景下，在从i/f曲线发生器实现的转速开环起动控制切换到滑模控制器实现的转速闭环控制之后，仍然会利用i/f曲线发生器将输入的阶跃信号形式的转速设定值n
ref
处理为斜坡信号形式的多个逐渐增大的转速n
if
提供给转速闭环。则与i/f开环起动控制过程中总是升速不同，在转速闭环控制运行过程中，也会出现降速和恒速的情况，则与i/f开环起动控制过程中类似，从永磁同步电机起动的时刻开始利用周期计数器c1进行计数，当c1＝sum1时分三种情况：(a)当f
input
《f
output
[k-1]-grad
output
时，输出第k个转速频率输出f
output
[k]＝f
output
[k-1]-(grad
output
+δ)，重置周期计数器c1＝0并令k＝k+1后继续计数。(b)当f
input
》f
output
[k-1]-grad
output
时，输出第k个转速频率输出f
output
[k]＝f
output
[k-1]+(grad
output
+δ)，重置周期计数器c1＝0并令k＝k+1后继续计数。(c)当f
input
＝f
output
[k-1]-grad
output
时，输出第k个转速频率输出f
output
[k]＝f
output
[k-1]，重置周期计数器c1＝0并令k＝k+1后继续计数。
[0066]
以上所述的仅是本技术的优选实施方式，本技术不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本技术的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种永磁同步电机的无位置传感器控制方法，其特征在于，所述无位置传感器控制方法包括：利用i/f曲线发生器输出的第一q轴电流作为q轴参考电流i
qref
，以所述i/f曲线发生器输出的第一转子角度θ
if
作为参考转子角度θ
ref
，基于q轴参考电流i
qref
、参考转子角度θ
ref
和d轴参考电流i
dref
利用电流环控制所述控制永磁同步电机起动；当确定所述永磁同步电机运行至进入切换状态时，基于q轴参考电流参考转子角度θ
ref
＝λθ
if
+(1-λ)θ
smo
和d轴参考电流i
dref
利用电流环控制所述控制永磁同步电机运行，θ
smo
是利用滑模观测器观测到的第二转子角度，是利用滑模观测器和速度环计算得到的第二q轴电流，λ是权重且取值从1开始逐渐减小；直至所述永磁同步电机运行至结束切换状态时，权重λ减小至0，以第二q轴电流作为q轴参考电流i
qref
，以第二转子角度θ
smo
作为参考转子角度θ
ref
，基于q轴参考电流i
qref
、参考转子角度θ
ref
和d轴参考电流i
dref
利用电流环控制所述控制永磁同步电机起动。2.根据权利要求1所述的无位置传感器控制方法，其特征在于，所述无位置传感器控制方法包括：当所述永磁同步电机运行至转速n
if
增大至达到切换下限阈值n
l
时，确定所述永磁同步电机运行至进入切换状态；当转速n
if
∈[n
l
,n
h
]时，确定所述永磁同步电机运行于切换状态；当所述永磁同步电机运行至转速n
if
继续增大至达到切换上限阈值n
h
时，确定所述永磁同步电机运行至结束切换状态。3.根据权利要求2所述的无位置传感器控制方法，其特征在于，当所述永磁同步电机运行于切换状态时，权重λ的取值随着所述i/f曲线发生器输出的转速n
if
的增大而线性减小，且4.根据权利要求2所述的无位置传感器控制方法，其特征在于，所述切换下限阈值n
l
是所述永磁同步电机的额定转速的25％～35％，所述切换上限阈值n
h
是所述永磁同步电机的额定转速的45％～50％。5.根据权利要求1所述的无位置传感器控制方法，其特征在于，所述i/f曲线发生器基于转速设定值n
ref
输出转速n
if
，所述无位置传感器控制方法还包括：将输入的阶跃信号形式的转速设定值n
ref
的转速频率输入处理为斜坡信号形式的多个逐渐增大的转速频率输出f
output
，所述i/f曲线发生器对应输出多个逐渐增大的转速p
n
是电机极对数。6.根据权利要求5所述的无位置传感器控制方法，其特征在于，将转速频率输入f
input
处理为斜坡信号形式的多个转速频率输出f
output
的方法包括：初始化周期计数器c1＝0，初始化参数k＝1，初始化f
output
[0]＝0；从所述永磁同步电机起动的时刻开始，每经过一个周期时令c1＝c1+1，并检测周期计数
器c1是否达到设定周期数sum1；当周期计数器c1未达到所述设定周期数sum1时，重新执行所述检测到转速频率输入f
input
每经过一个周期时令c1＝c1+1的步骤；当周期计数器c1达到所述设定周期数sum1，且f
input
>f
output
[k-1]-grad
output
时，输出第k个转速频率输出f
output
[k]＝f
output
[k-1]+(grad
output
+δ)，重置周期计数器c1＝0并令k＝k+1后再次执行所述每经过一个周期时令c1＝c1+1的步骤；其中，f
output
[k-1]是第k-1个转速频率输出，grad
output
是频率梯度输出，δ是与所有负载转矩之和t0相关的变量。7.根据权利要求6所述的无位置传感器控制方法，其特征在于，确定频率梯度输出其中，ψ
f
是永磁体磁链，j是转动惯量，l
d
是所述永磁同步电机的d轴电感，l
q
是所述永磁同步电机的q轴电感，i
d
是所述永磁同步电机的d轴电流，i
q
是所述永磁同步电机的q轴电流，t
s
是采样周期。8.根据权利要求6所述的无位置传感器控制方法，其特征在于，其中，t0是所有负载转矩之和，j是转动惯量，t
s
是采样周期。9.根据权利要求6所述的无位置传感器控制方法，其特征在于，所述无位置传感器控制方法还包括：将阶跃信号形式的频率梯度输入处理为斜坡信号形式的多个逐渐增大的频率梯度输出grad
output
，当周期计数器c1达到所述设定周期数sum1时，基于第k个频率梯度输出grad
output
[k]输出对应的第k个转速频率输出f
output
[k]；其中，ψ
f
是永磁体磁链，j是转动惯量，l
d
是所述永磁同步电机的直轴电感，l
q
是所述永磁同步电机的交轴电感，i
d
是所述永磁同步电机的直轴电流，i
q
是所述永磁同步电机的交轴电流，t
s
是采样周期。10.根据权利要求9所述的无位置传感器控制方法，其特征在于，将阶跃信号形式的频率梯度输入grad
input
处理为多个频率梯度输出grad
output
的方法包括：初始化周期计数器c2＝0，初始化参数k＝1，初始化grad
output
[0]＝0；从所述永磁同步电机起动的时刻开始，每经过一个周期时令c2＝c2+1，并检测周期计数器c2是否达到设定周期数sum2；当周期计数器c2未达到所述设定周期数sum2时，重新执行所述检测到频率梯度grad
input
每经过一个周期时令c2＝c2+1的步骤；当周期计数器c2达到所述设定周期数sum2，且grad
input
<grad
output
[k-1]-x时，输出第k个频率梯度输出grad
output
[k]＝grad
output
[k-1]-(x+y)，重置周期计数器c2＝0并令k＝k+1后再次执行所述每经过一个周期时令c2＝c2+1的步骤；当周期计数器c2达到所述设定周期数sum2，且grad
input
>grad
output
[k-1]-x时，输出第k个
频率梯度输出grad
output
[k]＝grad
output
[k-1]+(x+y)，重置周期计数器c2＝0并令k＝k+1后再次执行所述每经过一个周期时令c2＝c2+1的步骤；当周期计数器c2达到所述设定周期数sum2，且grad
input
＝grad
output
[k-1]-x时，输出第k个频率梯度输出grad
output
[k]＝grad
output
[k-1]，重置周期计数器c2＝0并令k＝k+1后再次执行所述每经过一个周期时令c2＝c2+1的步骤；其中，grad
output
[k-1]是第k-1个频率梯度输出，x和y分别为参数。

技术总结
本申请公开了一种永磁同步电机的无位置传感器控制方法，涉及永磁同步电机领域，该方法在起动初期的低转速场景下采用I/F曲线发生器实现转速开环起动控制，能够依靠功角自平衡特性克服一定角度误差带来的影响；在转速逐步升高后，通过变权重的加权方法实现q轴参考电流和参考转子角度的取值的平滑过渡，最终在起动后期的高转速情况下使用滑模控制器依靠较为准确的反电动势信息实现转速闭环控制，使得滑模观测器控制算法能够快速平稳地工作在高速域阶段；该无位置传感器控制方法从而可以从I/F曲线发生器平滑切换到滑模控制器，能够有效避免电机转子在切换的过程中产生较大的转速脉动。速脉动。速脉动。


技术研发人员：黄文涛 罗力岩 黄敏杰 杜嘉晨
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/8/14