一种永磁同步电机开环控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于永磁同步电机开环控制领域，涉及一种利用滑模变结构加PLL锁相环 实现永磁同步电机开环控制的方法。
【背景技术】
[0002] 1)表贴式永磁同步电机α-β坐标系下等效电路如图1所示。
[0003] 2)表贴式永磁同步电机数学模型如下：
[0011] 其中
[0012] is=[iαip]T，定义为α和β轴电流；
[0013] us= [u α up]T,定义为α和β轴电压；
[0014]es=[eαep]T，定义为α和β轴反电势；
[0016] 3)滑模观测器方程：
[0017]基于式4,由滑模变结构原理可知采用电流的滑模观测器方程如下：
[0019]式5中代表估算值；sgn是符号函数，K为观测器开关增益，且
[0022] 滑模观测器输出信号：
[0023]
即为带有反电势信息的调制信号，为数字信号，经过低通 A 滤波即为β。
[0024] 滑模观测器示意图如图2所示。
[0025] 反电势估计示意图如图3所示。
[0026] 其中efiltCT=[eαfiltCTepfiltCT]T。第一次低通滤波（LPF)是为了模拟永磁同步电 机L-R模型，第二次低通滤波是为了滤除@中的高频分量。但是因第二个低通滤波的存在， S. 所以计算出的角度需要进行相位补偿，定义补偿角度为θ_p。
[0028] 上述传统方法的缺陷在于：
[0029]a、由图2可知滑模变结构输出Z信号是开关型信号，它在工作过程中频繁的切换 系统的控制状态，因而产生抖振。
[0030]b、因本套系统需要在复杂的工业环境中运行，检测信号^中含有较多干扰，也会 使得输出位置信号有较大波动。如果加入滤波环节，又会使得信号反应速度降低。
[0031]c、为了信号采样中的谐波分量，只能将图3中第二个低通滤波的滤波系数加大， 但是这样又会导致相位滞后变大，增加系统风险。
【发明内容】
[0032] 本发明提供一种永磁同步电机开环控制方法，实现通过滑模观测器和PLL锁相环 在永磁同步电动机（PMSM)开环（未加装编码器）矢量控制中的转子位子检测和转速检测。 较传统的滑模观测方式，本发明有输出的位置信号脉振减小、不会增加方案成本的优点。
[0033] 本发明的技术方案如下：
[0034] 一种永磁同步电机开环控制方法，包括如下步骤：
[0035] 1)建立永磁同步电机数学模型：
[0043] 其中
[0044]is=[iαip]T，定义为α和β轴电流；
[0045] us= [u α up]T,定义为α和β轴电压；
[0046]es=[eαep]T，定义为α和β轴反电势；
[0048] 2)建立滑模观测器方程：
[0049]
式5式5中" ~ "代表估算 值；sgn是符号函数；Κ为滑模观测器增益；
[0050] 3)设置边界宽度值λ，
[0051]
未进入λ范围内时，使用开关量输出，
k为常数；
[0055] 经过第二次低通滤波，滤除&中的高频分量，得到eflltCT;
[0056]其中efilter -[θαfilter eP filter]；
[0057] 5) eflltra^含有转子位置Θr信息，定义变量g为估算转子位置；对efiltCT进行如 下转换：
[0061] 本发明的有益技术效果是：
[0062] 1、降低滑模观测器的抖振幅度。
[0063] 2、不需通过将低通滤波系数增大来滤除信号杂波。
[0064] 3、锁相环中使用了一组PI运算，能够使系统快速跟踪。
[0065] 本发明的优点将在下面【具体实施方式】部分的描述中给出，部分将从下面的描述中 变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0066] 图1是表贴式永磁同步电机α-β坐标系下等效电路图。
[0067] 图2是传统方法的滑模观测器示意图。
[0068] 图3是传统方法的反电势估计示意图。
[0069] 图4是传统方法的计算流程图。
[0070]图5是本发明改进的滑模系统图。
[0071]图6是本发明改进的计算流程图。
【具体实施方式】
[0072] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
[0073] 针对传统方法的缺陷，本发明做了如下改进。
[0074] a、本发明引入边界层控制方法，增加边界宽度λ。在系统未进入λ范围内时，使 用开关量输出，增加系统响应速度；系统进入λ范围内后，以连续函数代替常规的开关函 数，降低抖振。本发明改进的滑模系统如图5所示。
[0075]b、使用PLL锁相环代替图4所示的直接计算方式，降低抖振和信号中的杂波引起 的位置信号波动。
[0076] 将图4转子位置计算结构改为如图6所示。
[0077] 上述分析已表明efllte#含有转子位置Θ肩息。现定义变量g为估算转子位置。 又寸e f i 1 te^进行如下转换：
[0079] 只需ε趋近于0,就能保证估算转子位置g趋近于转子实际位置Θρ
[0080] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本 领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化， 均应认为包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种永磁同步电机开环控制方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 建立永磁同步电机数学模型：其中2) 建立滑模观测器方程：式5中" ~ "代表估算值；sgn是符号函数；K为滑模观测器增益； 3) 设置边界宽度值λ，未进入λ范围内时，使用开关量输出，k为常数；进入λ范围内后，以连续函数输出，k为常数； 滑模观测器输出信号为：4) 经过第一次低通滤波，模拟永磁同步电机L-R模型，得到经过第二次低通滤波，滤除&中的高频分量，得到e flltCT;5) %11^中含有转子位置Θ ^信息，定义变量为估算转子位置；对efiltJi行如下转 换：Λ 令ε趋近于〇,使估算转子位置趋近于转子实际位置 对估算转子位置0做微分处理，得到估算转速
【专利摘要】本发明提供一种永磁同步电机开环控制方法。一是改进滑模系统，引入边界层控制；在系统未进入边界宽度范围内时，使用开关量输出，增加系统响应速度；系统进入边界宽度范围内后，以连续函数代替常规的开关函数，降低抖振。二是使用PLL锁相环代替传统的直接计算方式，降低抖振和信号中的杂波引起的位置信号波动。较传统方式，本发明具有输出的位置信号脉振减小、不会增加方案成本等优点。
【IPC分类】H02P21/18, H02P6/34, H02P21/00
【公开号】CN105356798
【申请号】CN201510895679
【发明人】许丰
【申请人】无锡市艾克特电气有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月8日