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申请/专利权人:重庆大学;重庆新翼创电气科技有限公司
摘要:本发明公开一种I‑f启动到位置滑模观测器的自适应平滑切换方法,包括以下步骤:1建立基于dq轴坐标系的I‑f控制系统,并利用所述I‑f控制系统控制永磁同步电机旋转;2实现转子的预定位,并令永磁同步电机转子转速到达切换转速;3利用滑模观测器实时计算转子位置、滑模观测器估算角度,并计算I‑f控制的角度差;4减小I‑f控制的角度差,直至开环轴系和滑模估算的轴系重合;5在开环轴系和滑模轴系的角度差为0°时,解除对切换角度差ΔθI‑f的控制,永磁同步电机进入无位置传感器闭环控制状态。本发明可以在不同的启动负载下实现I‑f到滑模观测器的切换。
主权项:1.一种I-f启动到位置滑模观测器的自适应平滑切换方法,其特征在于,包括以下步骤:1建立基于d-q轴坐标系的I-f控制系统,并利用所述I-f控制系统控制永磁同步电机旋转;2实现转子的预定位,并令永磁同步电机转子转速到达切换转速;3利用滑模观测器实时计算转子位置、滑模观测器估算角度,并计算估算角度和I-f控制角度的角度差;4减小I-f控制的角度差,直至开环轴系和滑模估算的轴系重合;5在开环轴系和滑模轴系的角度差为0°时,解除对切换角度差ΔθI-f的控制,永磁同步电机进入无位置传感器闭环控制状态;利用所述I-f控制系统控制电机旋转的步骤包括:1.1采集A相定子电流iA、B相定子电流iB和C相定子电流iC,并进行Clark变换,得到α-β静止两相坐标轴系下的α轴电流iα和β轴电流iβ;1.2对α轴电流iα和β轴电流iβ进行Park变换,得到d-q旋转坐标轴系下的d轴电流id和q轴电流iq;1.3设置d轴电流给定值id_ref为零,获取永磁同步电机速度反馈值ωest和速度给定值ωref,并通过PID控制器计算得到q轴电流给定值iq_ref;1.4根据d轴电流给定值id_ref、q轴电流给定值iq_ref、d轴电流id和q轴电流iq,利用PID控制器计算得到d轴输出电压Ud_Pidout和q轴输出电压Uq_Pidout;1.5对d轴输出电压Ud_Pidout和q轴输出电压Uq_Pidout进行反Park变换,并通过SVPWM模块计算得到功率器件的开关信号;1.6将功率器件的开关信号作用到三相逆变电路,从而控制永磁同步电机旋转;Park变换如下所示: 式中,θi=∫ω*dt-π2为角度;ω*为开环转速参考值;减小I-f控制的角度差,直至开环轴系和滑模估算的轴系重合的步骤包括:4.1计算切换角度差ΔθI-f_init,并作为变量初始值;其中,切换角度差ΔθI-f_init如下所示: 式中,为滑模观测器估算角度;θI-f为I-f控制系统的开环给定角度;4.2计算当前实际q轴电流值iq,即: 式中,为参考电流;4.3将当前实际q轴电流值iq提供给速度环PI控制器,作为初始输出,并立刻接入转速环PI控制器,以使电机保持转速稳定;公式1中坐标变换使用的位置为估算转子位置与切换角度差ΔθI-f_init之和,从而保证在切换瞬间不存在角度突变;4.4利用切换角控制器主动控制角度差ΔθI-ft逐渐减小,以使开环d*-q*轴系向d-q轴系靠近直至重合;在角度差ΔθI-f变化时,q轴电流参考值更新如下: 切换角控制器如下所示: 式中kt为角度过渡系数,kω为转速波动系数,t0为进入此阶段的初始时刻,Δωet为转速实时波动值。
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