一种基于电流模型的永磁同步电机磁极位置检测方法与流程
本发明涉及电机控制，具体是一种基于电流模型的永磁同步电机磁极位置检测方法。
背景技术：
1、永磁同步电机(pmsm)具有体积小、效率高、控制性能好等优点，广泛应用于各个领域，目前在永磁同步电机的驱动控制中基本上是矢量控制方法，在矢量控制中要求必须知道转子位置和速度，对转子位置和速度的检测准确度决定着系统的控制性能。
2、使用传感器检测电机的转速和转子位置会增加成本，而且安装困难，容易受工作环境的影响，检测可靠性不高，因此，如何在应用中避免使用速度传感器成为研究的热点。
3、在电机的运行过程中，定子电流和定子电压跟转子位置存在着一定的关系，可以通过检测到的定子电流和检测或者估算出的定子电压推算出转子速度和位置。
4、目前提出了很多针对永磁同步电机的无速度传感器矢量控制方法，但常用方法都仅适用于特定的速度范围，不能在全速度范围内都适用，而多种方法混合控制又存在状态切换，状态切换过程很容易导致各种不稳定现象，严重影响控制性能，无法满足永磁同步电机在实际应用中的要求。
5、针对上述问题，我们提供了一种基于电流模型的永磁同步电机磁极位置检测方法，以解决上述所提到的问题。
技术实现思路
1、本发明针对现有方法在应用中存在的问题，本发明提出新的速度估算方法，根据已知的参数得到的等效电机模型推算出估算电流值，以电流传感器检测到的实际电流值和估算电流值之间的误差来校正估算速度值，能准确估算速度。
2、具体的，本发明的目的在于提供一种基于电流模型的永磁同步电机磁极位置检测方法，具体包括如下步骤：
3、步骤一：根据估算电角度将检测到的永磁同步电机两相电流和通过旋转坐标变换得到系统电流在两相同步旋转坐标系下的数值和，估算电角度的初始值为任意值。
4、步骤二：对给定的速度指令和估算速度值的误差信号经过比例积分运算后生成轴电流参考值；
5、步骤三：对接收到的轴电流指令和实际轴电流反馈求差后的信号进行比例积分运算后生成轴电压参考值，对轴电流指令和实际轴电流求差后的信号经过比例积分运算后生成轴电压参考值；
6、步骤四：根据轴电压参考值和轴电压参考值，以及轴反馈电流，轴反馈电流，估算速度值，对估算速度积分获得角度θ。
7、作为本发明进一步的方案：所述步骤四中估算速度值具体包括如下步骤：
8、步骤4.1：根据包含变量id、iq、vd、vq的等效电机模型推算出同步旋转坐标系下估算电流值其计算方法如式(一)：
9、
10、步骤4.2：同一个计算周期的估算电流值减去同步旋转坐标系下的电流值id(k)、iq(k)得到d-q轴坐标系下的误差电流，用交轴的电流误差乘以比例系数kq对速度进行估算，得到新的初步估算速度值用直轴电流误差乘以比例系数kd对新的估算速度值进行校正，得到校正速度值δω，最终估算速度ωc由上述两个速度相加得到；
11、步骤4.3：最终估算速度值ωc积分再加上初始位置角就得转子位置角θ。
12、作为本发明进一步的方案：所述步骤4.2中：用q轴电流误差校正初步估算速度需要将q轴电流误差乘以系数kq，kq取值要求满足条件kq>rsψf，其中rs为电机电阻，ψf为电机转子磁链。
13、作为本发明进一步的方案：所述步骤4.2中：用d轴电流误差校正初步估算速度需要将d轴电流误差乘以系数kd，kd是介于0.5和1之间的常数。
14、作为本发明进一步的方案：所述步骤4.2中：通过增大所述比例系数kq值实现估算速度值快速收敛到实际速度。
15、作为本发明进一步的方案：所述步骤4.2中：针对电机参数变化的鲁棒性和运行的稳定性，调节所述比例系数kd的大小。
16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17、1.本发明方法与以往的速度估算方法不同，它根据已知的参数得到的等效电机模型推算出估算电流值，以电流传感器检测到的实际电流值经坐标变换和估算电流值之间的误差来校正估算速度，这种方法能准确估算速度，使电机从静止直接闭环启动，不存在状态切换，具有快速启动能力，高速运行稳定性好，低速带载能力强的特点；
18、2.本发明在应用中，电机能从静止直接闭环启动，因为采用的是单一控制方法，从启动加速到达稳定速度过程不存在状态切换，避免了状态切换过程导致的各种不稳定现象，增强运行的可靠性，使快速启动变得容易，大大提高了控制性能；
19、3.本发明提出基于估算电流模型的永磁同步电机无速度传感器控制方法，其中的速度估算方法不仅在电机的高中速度段能准确的估算出电机转速，获得转子的准确位置，控制性能好，在低速段也能准确估算速度，不存在状态切换，具有很好的快速启动能力，并且针对电机参数在运行过程中出现的不确定性具有较强的鲁棒性，该方法大大提高了永磁同步电机的无速度传感器控制性能，扩展了在工程实际中的应用范围。
20、说明书附图
21、图1是永磁同步电机无速度传感器控制系统框图；
22、图2是速度位置估算算法框图；
23、图3是估算速度和位置的流程图。
技术特征：
1.一种基于电流模型的永磁同步电机磁极位置检测方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于电流模型的永磁同步电机磁极位置检测方法，其特征在于，所述步骤四中估算速度值具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于电流模型的永磁同步电机磁极位置检测方法，其特征在于，所述步骤4.2中：用q轴电流误差校正初步估算速度需要将q轴电流误差乘以系数kq，kq取值要求满足条件kq>rsψf，其中rs为电机电阻，ψf为电机转子磁链。
4.根据权利要求2所述的一种基于电流模型的永磁同步电机磁极位置检测方法，其特征在于，所述步骤4.2中：用d轴电流误差校正初步估算速度需要将d轴电流误差乘以系数kd，kd是介于0.5和1之间的常数。
5.根据权利要求2所述的一种基于电流模型的永磁同步电机磁极位置检测方法，其特征在于，所述步骤4.2中：通过增大所述比例系数kq值实现估算速度值快速收敛到实际速度。
6.根据权利要求2所述的一种基于电流模型的永磁同步电机磁极位置检测方法，其特征在于，所述步骤4.2中：针对电机参数变化的鲁棒性和运行的稳定性，调节所述比例系数kd的大小。
技术总结
本发明公开了一种基于电流模型的永磁同步电机磁极位置检测方法，涉及电机控制技术领域，本发明方法与以往的速度估算方法不同，本发明根据已知的参数得到的等效电机模型推算出估算电流值，以电流传感器检测到的实际电流值经坐标变换和估算电流值之间的误差来校正估算速度，本发明的速度估算方法不仅在电机的高中速度段能准确的估算出电机转速，获得转子的准确位置，控制性能好，在低速段也能准确估算速度，不存在状态切换，具有很好的快速启动能力，并且针对电机参数在运行过程中出现的不确定性具有较强的鲁棒性，该方法大大提高了永磁同步电机的无速度传感器控制性能，扩展了在工程实际中的应用范围。
技术研发人员：龚健
受保护的技术使用者：长沙市创安电气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23