发明内容

本发明的目的是解决高速永磁同步电机估计速度时由于转矩脉动过大，导致的速度波动大问题，提供一种带有谐波抑制的永磁同步电机无速度传感器控制方法。

本发明的技术方案如下：

根据永磁同步电机的给定转速、d轴电流给定值、所述当前转速、d轴电流采样值和q轴电流采样值，对所述永磁同步电机进行转速电流双闭环控制；根据所述α轴参考电压u_α、参考电流i_α和β轴参考电压u_β、参考电流i_β，滑模观测器估计电磁转矩脉动，计算补偿电流对所述永磁同步电机进行电流谐波抑制。

根据永磁同步电机的给定转速、d轴电流给定值、所述当前转速、d轴电流采样值和q轴电流采样值，对所述永磁同步电机进行转速电流双闭环控制，具体包括：

所述永磁同步电机的给定转速和所述当前转速的差值，经过PI调节器调节得到q轴参考电流，所述的q轴参考电流和所述q轴电流采样值的差值，经过PI调节器调节得到q轴参考电压，所述的d轴电流给定值和所述的d轴电流采样值的差值，经过PI调节器调节得到d轴参考电压，根据所述当前转子位置将所述的q轴参考电压和所述的d轴参考电压变换到两相静止坐标系下，生成α轴参考电压和β轴参考电压；将所述α轴参考电压和所述β轴参考电压进行SVPWM调制，输出PWM信号到逆变电路，输出a、b、c三相电流对永磁同步电机进行控制，所述永磁同步电机三相电流经过坐标变换后，得到d轴电流采样值和q轴电流采样值，进行电流闭环，根据所述d轴电流采样值、q轴电流采样值、q轴参考电压和d轴参考电压，建立模型参考自适应模块估计转速和位置，进行转速闭环；

根据永磁同步电机三相电流，经过坐标变换得到d轴电流采样值和q轴电流采样值，进行电流闭环，坐标变换公式具体包括：

其中，i_d为定子绕组的d轴电流，i_q为定子绕组的q轴电流，i_a、i_b、i_c为永磁同步电机三相电流，i_α为α轴参考电流，i_β为β轴参考电流，θ_e为d_q坐标系与三相静止坐标系a轴的夹角；

所述建立永磁同步电机在同步旋转坐标系下的定子电流方程，具体包括：在永磁同步电机中，d轴电感L_d和q轴电感L_q相等，得到L_d＝L_q＝L_s；根据L_d＝L_q＝L_s建立永磁同步电机在同步旋转坐标系下的所述定子电流方程为：

其中，u_d为定子绕组的d轴电压，u_q为定子绕组的q轴电压，i_d为定子绕组的d轴电流，i_q为定子绕组的q轴电流，ψ_f为定子磁链，L_s为定子绕组电感，R_s为定子绕组电阻，w_e为转子电角转速；

根据所述定子电流方程建立参考模型和可调模型，具体包括：

令i_q ^*＝i_q，u_q ^*＝u_q

则参考电机模型可写成：

则并联可调模型为:

其中，是i_d ^*的估计值，是i_q ^*的估计值，是u_d ^*的估计值，是u_q ^*的估计值，是w_e的估计值；

根据所述参考模型和所述可调模型得到速度估算模型和位置估算模型，具体包括：

将MRAS参考模型与可调模型分别简写为如下形式：

参考模型：pi^*＝Ai^*+Bu^*

可调模型：

定义广义误差得到误差方程：

式中，根据Popov超稳定理论，得到转速辨识公式：

其中，k_i为PI调节器的积分系数，k_p为PI调节器的比例系数；

根据所述速度估算模型得到所述位置估算模型，所述转子的估算位置角为：

根据所述α轴参考电压u_α、参考电流i_α和β轴参考电压u_β、参考电流i_β、滑模观测器估计电磁转矩脉动，计算补偿电流对所述永磁同步电机进行电流谐波抑制。具体包括：

滑模观测器观测反电动势，电机的电流状态方程形式：

其中：w_e为转子电角速度，E_α、E_β为反电动势；

传统的滑模观测器的设计方程形式：

其中，为定子电流的观测值，为观测器的控制输入；

将电机的电流方程与传统的滑模观测器的设计方程做差，定子电流的误差方程为：

其中，为电流观测误差；

设计滑模控制律为：

其中，

根据反电动势v_α、v_β，电机转速n，得到估计电磁转矩：

电磁转矩T_e经过低通滤波器得到期望转矩电磁转矩T_e与期望转矩做差得到转矩脉动ΔT_e，经公式得到补偿电流

根据q轴参考电流与补偿电流，所述q轴参考电流与补偿电流做差，得到谐波降低的q轴参考电流，进行电流闭环控制。

本发明的实质性效果为：提供了一种带有谐波抑制的永磁同步电机无速度传感器控制方法，从而解决了高速永磁同步电机估计速度时由于转矩脉动过大，导致的速度波动大问题。