1.一种永磁同步电机负载转矩补偿的全速无位置传感器控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
1.1位置转子估计策略,低速阶段采用高频注入法估计转子位置,高速阶段采用滑模观测器估计转子位置,并设计滞环切换策略其在高低速之间平滑切换,过程如下:
1.1.1低速阶段采用高频注入法,在连续2个脉宽调制周期内,保证矢量控制所需电压矢量不变,在估计d轴注入1对正负电压脉冲;
式中,
由式(1)可知, 中包含转子位置误差信息,用锁相环PLL对其进行位置、速度估计;
1.1.2高速阶段采用滑模观测器方法,所提观测器建立在αβ坐标系上,采用永磁同步电机扩展反电动势EEMF模型,并整理成状态方程形式:式中, 角标s表示是在αβ坐标系下,待估
计量为
采用积分滑模面,
式中,sα、sβ分别为αβ轴滑模面,电流估计误差为 设计SMO为:式中,趋近律设计为zαβ=ksmofsw(sαβ),ksmo为SMO增益,zαβLPF为zαβ经过低通滤波器后的输出,fsw()正弦饱和函数,上标∧表示估计值;
当SMO收敛时,EEMF估计值为:
获得EEMF之后,采用低通滤波LPF后的zαβ用于位置估计,如式(5);
1.1.3滞环切换策略,当转速低于|ωeL|时,滑模观测器方法切换至高频注入方法,当转速高于|ωeH|时,由高频注入法才切换至滑模观测器方法;
1.2.负载转矩观测及补偿,基于扩张状态观测器设计负载转矩观测器;
永磁同步电机运动方程为:
式中,b0=KT/(JPn),F0=-(Tf+TL)/(JPn)表示综合干扰,其中,KT为转矩常数,Pn为极对数,Tf、TL分别为摩擦转矩、负载转矩,设计二阶非线性ESO为:式中,z1为速度估计,z2为综合扰动估计, β0β1为观测器可调参数,iq为估计的q轴电流,设计非线性函数fal()获得相比线性函数更好的收敛特性,采用经典fal()函数如下:当ESO收敛后,z2即为综合扰动估计值,将z2采用式计算出当前综合扰动所需的q轴电流,并将该值直接补偿到q轴电流环参考给定,从而使q轴电流快速响应负载变化,提高抗扰动性能;