专利名称：一种永磁同步电机无角度传感器的效率优化控制方法
技术领域：
本发明属于电机控制方法，适用于各类正弦波永磁同步电机的调速控制。
背景技术：
永磁同步电机具有功率密度大、损耗密度大等特点，它的定子铁芯损耗大于一般电机。因此，对于此种电机，常用的id=0控制与最大转矩电流比控制都不是最佳的选择。相比之下基于损耗模型的效率优化控制方法由于考虑了铁耗模型，是比较理想的控制方法。但是此种方法需要精确的转子磁极位置，这通常依靠角度传感器来检测。而在很多场合下，无法安装角度传感器限制了这种方法的使用。 当前工业应用中，出现了通过无传感器算法来估计转子位置而取代角度传感器的思路。常见的无传感器控制算法有基于数学模型的开环估计、高频信号注入法、模型参考自适应控制、状态观测器法、以及卡尔曼滤波器等。其中开环估计法的准确性受电机参数影响非常大，而电机的参数在电机运行时总是处于动态变化之中，因此，估计效果不佳。高频信号注入法对于没有凸极性的永磁同步电机则无能为力。至于模型参考自适应控制、状态观测器法、以及卡尔曼滤波器等闭环估计方法虽然具有较好的稳定性以及鲁棒性，但是算法复杂，在一些对实时性要求很高的场合，如高速电机，则难以使用。
发明内容
发明目的针对上述现有存在的问题和不足，本发明提供了一种无需角度传感器而能够对永磁同步电机实现效率优化控制的无传感器控制方法。技术方案为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案一种永磁同步电机无角度传感器的效率优化控制方法，其特征在于包括以下步骤a、被测电机的损耗模型，通过离线求解的方法得到被测电机的等效铁损电阻A ;b、初始位置调整，定义被测电机直轴为d、交轴为q，通过控制器给定一个与定子J轴方向相同且大小恒定的电流矢量，使得转子d轴对齐电机定子^轴；c、电机启动，定义假定旋转坐标系，定义被测电机的转矩轴为8、励磁轴为Y ;假定旋转坐标系不是同步旋转坐标系，它是定向于已知的转子估计位置，并且可以按照确定的控制规律自行调整的坐标系。通过该假定旋转坐标系对电机进行电流闭环、转速开环控制使电机稳定在一定的转速；d、效率优化控制,首先根据式(I)调节S、y轴的给定电压A和& ;然后根据位置估计公式(2)解出假定旋转坐标系与电机同步旋转坐标系的角度差值A 0，并根据式(3)得到被测电机d轴和q轴电流大小iA和i,;接着根据q轴电流i,和被测电机的等效铁损电阻A通过式(4)得到效率最优时d轴电流的大小
;将此d轴电流作为给定值计与位置估计得到的iA作差，该差值通过PI调节器得到转矩轴电流的给定值is%与实际的八作差，在经过PI调节器得到8轴的给定电压。通过坐标变换输出控制电机实现效率优化控制。
其中，
权利要求
1.一种永磁同步电机无角度传感器的效率优化控制方法，其特征在于包括以下步骤 a、首先通过离线求解的方法得到被测电机的等效铁损电阻&，建立被测电机的损耗模型； b、初始位置调整，定义被测电机直轴为d、交轴为q，通过控制器给定一个与定子J轴方向相同且大小恒定的电流矢量，使得转子d轴对齐电机定子J轴； C、电机启动，定义假定旋转坐标系，定义被测电机的转矩轴为S、励磁轴为Y ;假定旋转坐标系不是同步旋转坐标系，它是定向于已知的转子估计位置，并且可以按照确定的控制规律自行调整的坐标系；并通过该假定旋转坐标系对被测电机进行电流闭环、转速开环控制使电机稳定在一定的转速； d、效率优化控制，首先根据式(I)调节8、y轴的给定电压A和& ;然后根据位置估计公式(2)解出假定旋转坐标系与电机同步旋转坐标系的角度差值A 〃，并根据式(3)得到被测电机d轴和q轴电流大小iA和;接着根据q轴电流和被测电机的等效铁损电阻Ri通过式(4)得到效率最优时d轴电流的大小i/，该//=Yd^idi ;将此d轴电流作为给定值计与位置估计得到的iA作差，该差值通过PI调节器得到转矩轴电流的给定值i s%与实际的八作差，再经过PI调节器得到8轴的给定电压； 通过坐标变换输出控制电机实现效率优化控制，其中，
全文摘要
本发明公开了一种永磁同步电机无角度传感器的效率优化控制方法。本发明具省去了角度传感器，提高了系统可靠性，节省了成本，并且使效率优化控制可以用在一些无法安装角度传感器的场合，从而使永磁同步电机工作在更高的效率点。
文档编号H02P6/18GK102647134SQ20121009565
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者徐龙祥, 纪历 申请人:南京航空航天大学