專利名稱：一種永磁同步電機(jī)無(wú)角度傳感器的效率優(yōu)化控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)控制方法，適用于各類正弦波永磁同步電機(jī)的調(diào)速控制。
背景技術(shù)：
永磁同步電機(jī)具有功率密度大、損耗密度大等特點(diǎn)，它的定子鐵芯損耗大于一般電機(jī)。因此，對(duì)于此種電機(jī)，常用的id=0控制與最大轉(zhuǎn)矩電流比控制都不是最佳的選擇。相比之下基于損耗模型的效率優(yōu)化控制方法由于考慮了鐵耗模型，是比較理想的控制方法。但是此種方法需要精確的轉(zhuǎn)子磁極位置，這通常依靠角度傳感器來(lái)檢測(cè)。而在很多場(chǎng)合下，無(wú)法安裝角度傳感器限制了這種方法的使用。 當(dāng)前工業(yè)應(yīng)用中，出現(xiàn)了通過(guò)無(wú)傳感器算法來(lái)估計(jì)轉(zhuǎn)子位置而取代角度傳感器的思路。常見(jiàn)的無(wú)傳感器控制算法有基于數(shù)學(xué)模型的開(kāi)環(huán)估計(jì)、高頻信號(hào)注入法、模型參考自適應(yīng)控制、狀態(tài)觀測(cè)器法、以及卡爾曼濾波器等。其中開(kāi)環(huán)估計(jì)法的準(zhǔn)確性受電機(jī)參數(shù)影響非常大，而電機(jī)的參數(shù)在電機(jī)運(yùn)行時(shí)總是處于動(dòng)態(tài)變化之中，因此，估計(jì)效果不佳。高頻信號(hào)注入法對(duì)于沒(méi)有凸極性的永磁同步電機(jī)則無(wú)能為力。至于模型參考自適應(yīng)控制、狀態(tài)觀測(cè)器法、以及卡爾曼濾波器等閉環(huán)估計(jì)方法雖然具有較好的穩(wěn)定性以及魯棒性，但是算法復(fù)雜，在一些對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高的場(chǎng)合，如高速電機(jī)，則難以使用。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對(duì)上述現(xiàn)有存在的問(wèn)題和不足，本發(fā)明提供了一種無(wú)需角度傳感器而能夠?qū)τ来磐诫姍C(jī)實(shí)現(xiàn)效率優(yōu)化控制的無(wú)傳感器控制方法。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案一種永磁同步電機(jī)無(wú)角度傳感器的效率優(yōu)化控制方法，其特征在于包括以下步驟a、被測(cè)電機(jī)的損耗模型，通過(guò)離線求解的方法得到被測(cè)電機(jī)的等效鐵損電阻A ;b、初始位置調(diào)整，定義被測(cè)電機(jī)直軸為d、交軸為q，通過(guò)控制器給定一個(gè)與定子J軸方向相同且大小恒定的電流矢量，使得轉(zhuǎn)子d軸對(duì)齊電機(jī)定子^軸；c、電機(jī)啟動(dòng)，定義假定旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，定義被測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩軸為8、勵(lì)磁軸為Y ;假定旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系不是同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，它是定向于已知的轉(zhuǎn)子估計(jì)位置，并且可以按照確定的控制規(guī)律自行調(diào)整的坐標(biāo)系。通過(guò)該假定旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系對(duì)電機(jī)進(jìn)行電流閉環(huán)、轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制使電機(jī)穩(wěn)定在一定的轉(zhuǎn)速；d、效率優(yōu)化控制,首先根據(jù)式(I)調(diào)節(jié)S、y軸的給定電壓A和& ;然后根據(jù)位置估計(jì)公式(2)解出假定旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系與電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的角度差值A(chǔ) 0，并根據(jù)式(3)得到被測(cè)電機(jī)d軸和q軸電流大小iA和i,;接著根據(jù)q軸電流i,和被測(cè)電機(jī)的等效鐵損電阻A通過(guò)式(4)得到效率最優(yōu)時(shí)d軸電流的大小
;將此d軸電流作為給定值計(jì)與位置估計(jì)得到的iA作差，該差值通過(guò)PI調(diào)節(jié)器得到轉(zhuǎn)矩軸電流的給定值is%與實(shí)際的八作差，在經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)器得到8軸的給定電壓。通過(guò)坐標(biāo)變換輸出控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)效率優(yōu)化控制。
其中，
權(quán)利要求
1.一種永磁同步電機(jī)無(wú)角度傳感器的效率優(yōu)化控制方法，其特征在于包括以下步驟 a、首先通過(guò)離線求解的方法得到被測(cè)電機(jī)的等效鐵損電阻&，建立被測(cè)電機(jī)的損耗模型； b、初始位置調(diào)整，定義被測(cè)電機(jī)直軸為d、交軸為q，通過(guò)控制器給定一個(gè)與定子J軸方向相同且大小恒定的電流矢量，使得轉(zhuǎn)子d軸對(duì)齊電機(jī)定子J軸； C、電機(jī)啟動(dòng)，定義假定旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，定義被測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩軸為S、勵(lì)磁軸為Y ;假定旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系不是同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，它是定向于已知的轉(zhuǎn)子估計(jì)位置，并且可以按照確定的控制規(guī)律自行調(diào)整的坐標(biāo)系；并通過(guò)該假定旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系對(duì)被測(cè)電機(jī)進(jìn)行電流閉環(huán)、轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制使電機(jī)穩(wěn)定在一定的轉(zhuǎn)速； d、效率優(yōu)化控制，首先根據(jù)式(I)調(diào)節(jié)8、y軸的給定電壓A和& ;然后根據(jù)位置估計(jì)公式(2)解出假定旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系與電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的角度差值A(chǔ) 〃，并根據(jù)式(3)得到被測(cè)電機(jī)d軸和q軸電流大小iA和;接著根據(jù)q軸電流和被測(cè)電機(jī)的等效鐵損電阻Ri通過(guò)式(4)得到效率最優(yōu)時(shí)d軸電流的大小i/，該//=Yd^idi ;將此d軸電流作為給定值計(jì)與位置估計(jì)得到的iA作差，該差值通過(guò)PI調(diào)節(jié)器得到轉(zhuǎn)矩軸電流的給定值i s%與實(shí)際的八作差，再經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)器得到8軸的給定電壓； 通過(guò)坐標(biāo)變換輸出控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)效率優(yōu)化控制，其中，
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種永磁同步電機(jī)無(wú)角度傳感器的效率優(yōu)化控制方法。本發(fā)明具省去了角度傳感器，提高了系統(tǒng)可靠性，節(jié)省了成本，并且使效率優(yōu)化控制可以用在一些無(wú)法安裝角度傳感器的場(chǎng)合，從而使永磁同步電機(jī)工作在更高的效率點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02P6/18GK102647134SQ20121009565
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者徐龍祥, 紀(jì)歷 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)