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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：一种永磁同步电机模式平滑切换控制策略，涉及电机控制技术领域。起动模式采用I_F开环起动，由零速起动到稳定转速，无位置观测器利用静止坐标系下的电压和电流观测转子位置，引入状态重置算法分别为速度环回路以及dq轴电流闭合回路提供给定电流值idq[0]和dq轴电流闭合回路中PI控制器的积分项Idq[0]作为状态重置变量，状态重置变量由切换前后模式的转速和角度以及旋转坐标系下的dq轴电压和电流计算，速度环回路的输出电流被重置为idq[0]，同时Idq[0]被重置。能够有效抑制永磁同步电机由起动模式切换到无位置观测器模式的转矩波动，满足对永磁同步电机无位置观测器的高可靠性控制需求。

主权项：1.一种永磁同步电机模式平滑切换控制策略，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：永磁同步电机的起动模式采用I_F开环起动，向q轴注入电流完成无位置观测器模式下的零速起动；步骤二：无位置观测器模式由零速起动到稳定转速，永磁同步电机运行过程中，无位置观测器利用实际静止坐标系下的电压uαβ和电流iαβ观测转子位置，引入状态重置算法分别为速度环回路以及dq轴电流闭合回路提供给定电流值idq[0]和dq轴电流闭合回路中PI控制器的积分项Idq[0]作为状态重置变量；步骤三：dq轴电流闭合回路采用PI控制器结合前馈控制策略实现dq轴的解耦控制，PI控制器的计算过程是周期性的，对其离散化处理得到dq轴下的电流控制规律如下： 式中，ud[n]和uq[n]分别为d轴和q轴电流闭合回路中PI控制器的输出电压，Id[n]和Iq[n]分别为d轴和q轴电流闭合回路中PI控制器的当前时刻积分部分，kp和ki分别为PI控制器的比例系数和积分系数，Tc为与电机脉冲宽度调制周期一致的离散算法周期，idref[n]和iqref[n]分别为d轴和q轴电流闭合回路中PI控制器的输入电流，idfdb[n]和iqfdb[n]分别为d轴和q轴电流闭合回路中PI控制器的反馈电流，ω[n]为电机估计转速，Ld和Lq分别为d轴和q轴电感，ψ为永磁体磁链；将公式1统一为：udq[n]＝Idq[n]+Kpiεdq[n]+edq[n]2其中： 式中，udq[n]为ud[n]和uq[n]的统一表达，Idq[n]为Id[n]和Iq[n]的统一表达，edq[n]为反电动势，Idq[n-1]为Idq[n]前一时刻的值；步骤四：定子电压切换前后应保持连续，表示如下：uαβso[n]＝uαβif[n]4通过变换矩阵将dq旋转坐标系下电压方程变换到αβ静止坐标系，表示如下： Tθso[n]udqso[n]＝Tθif[n]udqif[n]6式中，uαβif[n]和uαβso[n]分别为静止坐标系下起动模式和无位置观测器模式的电压，Tθ表示变换矩阵，θ为dq轴与αβ轴的夹角，θif[n]和θso[n]分别为切换前I_F控制器和切换后无位置观测器提供的角度，udqif[n]和udqso[n]分别为旋转坐标系下切换前和切换后时刻的电压；步骤五：保持定子电压连续问题转化为重置dq轴电流闭合回路中PI控制器的积分项Idq[0]和给定电流值idq[0]以确保定子电压切换前后相等，将公式2代入公式6得： 式中，Idqif[n]和Idqso[n]分别为起动模式下和无位置观测器模式下PI控制器的积分项，εdqif[n]和εdqso[n]分别为起动模式下和无位置观测器模式下的εdq[n]，edqif[n]和edqso[n]分别为起动模式下和无位置观测器模式下的反电动势；步骤六：通过公式7中的对应项相等，推算出dq轴电流闭合回路中PI控制器各项相等的公式8如下： 式中，idqsoref和idqsofdb分别为旋转坐标系下由无位置观测器给到dq轴电流闭合回路中PI控制器的电流的给定量与反馈量，idqifref和idqiffdb分别为旋转坐标系下由I_F控制器给到dq轴电流闭合回路中PI控制器的电流的给定量与反馈量，iαβref和iαβfdb分别为静止坐标系下电流的给定量与反馈量；步骤七：当切换信号产生时，切换动作发生，如下式所示： 其中： 式中，idif和idso分别为两种模式下的d轴电流，iqif和iqso分别为两种模式下的q轴电流，ωif[n]和ωso[n]分别是两种模式下的转速；根据状态重置算法计算得到的给定电流值idq[0]以及dq轴电流闭合回路中PI控制器的积分项Idq[0]，将速度环回路的输出电流idq*重置为idqsoref，同时dq轴电流闭环回路中PI控制器的积分项Idqso[n]被重置；步骤八：切换完成后，将给定电流值idq[0]中的d轴电流逐步减小到零，以实现d轴电流为零的控制。

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