CN111510045B - 一种轮毂电机无位置传感器控制器的构造方法 - Google Patents

一种轮毂电机无位置传感器控制器的构造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111510045B
CN111510045B CN202010195806.6A CN202010195806A CN111510045B CN 111510045 B CN111510045 B CN 111510045B CN 202010195806 A CN202010195806 A CN 202010195806A CN 111510045 B CN111510045 B CN 111510045B
Authority
CN
China
Prior art keywords
input
current
module
coordinate transformation
rotor position
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010195806.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111510045A (zh
Inventor
孙晓东
曹俊豪
陈龙
蔡英凤
田翔
周卫琪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN202010195806.6A priority Critical patent/CN111510045B/zh
Publication of CN111510045A publication Critical patent/CN111510045A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111510045B publication Critical patent/CN111510045B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/18—Estimation of position or speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开电动汽车中的一种轮毂电机无位置传感器控制器的构造方法，将电机控制系统、轮毂电机闭环控制器与坐标变换模块、二分有限集位置优化模块、微分模块以及低通滤波器共同构成控制器；二分有限集位置优化模块的第一个输入是控制电压、第二个输入是两相电流、第三个输入是两相电流经一阶延迟1/z得到的上一时刻的电流、第四个输入是上一时刻的转子位置估计值，二分有限集位置优化模块输出为转子位置估计值；坐标变换模块输入是三相电流、输出是两相电流；微分模块输入是转子位置估计值、输出是初步的估算转速；低通滤波器输入是初步的估算转速、输出是转速；避免了系统延迟等缺陷，实现高精度、高性能的轮毂电机无位置传感器控制。

Description

一种轮毂电机无位置传感器控制器的构造方法
技术领域
本发明属于新能源电动汽车领域，特别涉及电动汽车中的轮毂电机的控制技术，具体是其无位置传感器控制器的构造方法。
背景技术
随着能源短缺和环境污染问题的日益突出，电动汽车以其无污染、能源利用多元化和高效等显著优点呈现快速发展态势。新能源电动汽车领域的兴起促进电机驱动技术的快速发展。轮毂电机是将动力装置、传动装置和制动装置都整合到轮毂内的分布式驱动方式，由于自身的结构特点，轮毂电机具有诸多优点：取消了传统汽车的动力传动系统各部件，使车辆整体结构简单，底盘空间利用率增大，可以容易地实现单个车轮独立驱动，使车辆驱动模式的设计更加灵活，可以达到驱动力的最优分配，可以通过对单个或多个轮毂电机进行控制，车辆动力学控制的能力得到提高，车轮响应更加迅速，减少了动力在传递过程中产生的损耗，提高了电动汽车的整体效率。因此，轮毂电机驱动系统是未来电动汽车驱动方式的主要发展方向。
轮毂电机的稳定可靠运行依赖于电机控制技术，因此对电机各种运行状况下控制策略的研究必不可少。在实际的工业控制系统尤其是高性能的调速场合，位置传感器是重要的采集转子位置信号的元件，但是在高低温、潮湿等环境下可能发生故障导致传感器精度降低甚至损坏，这将直接影响到电机的调速性能，影响电机运行稳定性和可控性。同时，安装的位置传感器不仅会增加驱动系统的成本，还会增加驱动系统的体积和复杂性，因此，轮毂电机无位置传感器的控制研究是十分重要的。
相同技术领域公开的专利申请有申请号为201810066972.9、名称为“一种永磁同步电机无位置传感器控制方法”，该控制方法针对永磁同步电机无传感器的控制，在无位置传感器反电动势估算中引入锁相环技术，由于锁相环存在惯性环节，因此转子位置信号的估算存在延迟，这将直接影响电机的调速性能。同时，该控制方法采用传统的双闭环控制系统，通过速度和电流的负反馈分别对速度和电流进行调节，需要对多个PI控制器的参数进行整定，实际应用中会带来很大的工作量，而且双闭环控制结构的固有缺陷将限制系统的动态特性。
发明内容
本发明的目的是针对轮毂电机现有控制方案的缺陷，提供一种轮毂电机无位置传感器控制器的构造方法，所构造的控制器能有效提高轮毂电机无位置传感器控制精度，特别是瞬态工况下实现高性能无位置传感器控制。
本发明一种轮毂电机无位置传感器控制器的构造方法的技术方案是包括如下步骤：
步骤A：将SVPWM模块、逆变器和轮毂电机依次串联构成电机控制系统，电机控制系统以控制电压
Figure BDA0002417556610000021
为输入，输出为三相电流
Figure BDA0002417556610000022
步骤B：由2s/2r坐标变换模块、2r/2s坐标变换模块和状态反馈控制器构成轮毂电机闭环控制器，轮毂电机闭环控制器的第一个输入为参考转速ωref，第二个输入为两相电流
Figure BDA0002417556610000023
Figure BDA00024175566100000233
第三个输入为当前时刻的转子位置估计值
Figure BDA0002417556610000024
第四个输入为转速ωk；轮毂电机闭环控制器(1)输出的是控制电压
Figure BDA0002417556610000025
步骤C：将电机控制系统、轮毂电机闭环控制器与坐标变换模块、二分有限集位置优化模块、微分模块以及低通滤波器共同构成轮毂电机无位置传感器控制器；二分有限集位置优化模块的第一个输入是所述的控制电压
Figure BDA0002417556610000026
第二个输入是所述的两相电流
Figure BDA0002417556610000027
第三个输入是两相电流
Figure BDA0002417556610000028
经一阶延迟1/z得到的上一时刻的电流
Figure BDA0002417556610000029
第四个输入是上一时刻的转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000210
二分有限集位置优化模块输出为所述的转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000211
坐标变换模块的输入是所述的三相电流
Figure BDA00024175566100000212
输出是所述的两相电流
Figure BDA00024175566100000213
微分模块的输入是所述的转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000214
输出是初步的估算转速
Figure BDA00024175566100000215
低通滤波器的输入是所述的初步的估算转速
Figure BDA00024175566100000216
输出是所述的转速ωk。
步骤C中的二分有限集位置优化模块的构造方法是：
步骤1：由上一时刻的转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000217
经转子位置角初始化后得到初始化角度
Figure BDA00024175566100000218
步骤2：将初始化角度
Figure BDA00024175566100000219
上一时刻及当前时刻两相静止坐标系下的电流
Figure BDA00024175566100000220
Figure BDA00024175566100000221
以及所述的控制电压
Figure BDA00024175566100000222
通过坐标变换得到对应的同步旋转坐标系下的电流和电压
Figure BDA00024175566100000223
以及
Figure BDA00024175566100000224
步骤3：分别计算电流和电压
Figure BDA00024175566100000225
和
Figure BDA00024175566100000226
对应的初始化角度
Figure BDA00024175566100000227
的适应度值
Figure BDA00024175566100000228
步骤4：对比适应度值
Figure BDA00024175566100000229
若
Figure BDA00024175566100000230
则初始化角度
Figure BDA00024175566100000231
Figure BDA00024175566100000232
不变；若
Figure BDA0002417556610000031
则初始化角度
Figure BDA0002417556610000032
Figure BDA0002417556610000033
不变；
步骤5：对比初始化角度
Figure BDA0002417556610000034
若
Figure BDA0002417556610000035
则终止迭代，否则返回步骤2，μ是设置的迭代终止系数；
步骤6：终止迭代后，计算出前时刻的转子位置估计值
Figure BDA0002417556610000036
并输出。
本发明的有益效果是：
1、通过构造二分有限集位置优化模块，实现对转子位置角的精度估算，从而实现轮毂电机的无位置传感器控制，克服了传统控制方法中安装位置传感器造成成本增加以及系统空间拥挤、驱动系统复杂等缺点。与传统的无位置传感器控制方法相比，控制方法直接，避免了系统延迟等缺陷，实现了高精度、高性能的轮毂电机无位置传感器控制。
2、通过构建轮毂电机闭环控制器取代传统的双闭环控制系统，有效克服了双闭环系统的固有缺陷，提升了系统的控制精度和动态性能。
3、通过本发明所构造的控制器，所需控制变量和输入变量均为可测、易测变量，且该控制器的控制算法只需通过模块化软件编程实现，并不需要增加额外的仪器设备，在没有增加控制成本的前提下，有效提高了控制器的控制品质，有利于工程实现。
附图说明
图1是由SVPWM 21、逆变器模块22、轮毂电机23作为一个整体构成电机控制系统2。
图2是将轮毂电机闭环控制器1、电机控制系统2、坐标变换模块3、二分有限集位置优化模块4、微分模块5及低通滤波器6共同构成的轮毂电机的无位置传感器控制器框图。
图3是图2中轮毂电机闭环控制器1的构造框图。
图4是图2中二分有限集位置优化模块4中转子位置角初始化过程原理框图。
图中：1.轮毂电机闭环控制器；2.电机控制系统；3.坐标变换模块；4.二分有限集位置优化模块；5.微分模块；6.低通滤波器；11.2s/2r坐标变换模块；12.状态反馈控制器；13.2r/2s坐标变换模块；21.SVPWM模块；22.逆变器；23.轮毂电机。
具体实施方式
如图1所示，先构造复合被控对象，即构造电机控制系统2。将SVPWM模块21、逆变器22和轮毂电机23作为一个整体构成电机控制系统2。该电机控制系统2以两相控制电压
Figure BDA0002417556610000037
为输入，输出为易测量的三相电流
Figure BDA0002417556610000038
SVPWM模块21、逆变器22和轮毂电机23三者依次串联，控制电压
Figure BDA0002417556610000039
作为SVPWM模块21的输入，SVPWM模块21输出开关脉冲信号，开关脉冲信号作为逆变器22的输入，逆变器22输出驱动轮毂电机23的三相电流
Figure BDA0002417556610000041
如图2所示的轮毂电机无位置传感器控制器，将电机控制系统2与轮毂电机闭环控制器1、坐标变换模块3、二分有限集位置优化模块4、微分模块5及低通滤波器6一起共同构成轮毂电机无位置传感器控制器。其中，轮毂电机闭环控制器1的第一个输入为参考转速ωref，第二个输入为坐标变换模块3输出的两相电流
Figure BDA0002417556610000042
第三个输入为由二分有限集位置优化模块4估算出并输出的当前时刻的转子位置估计值
Figure BDA0002417556610000043
第四个输入为低通滤波器6输出的转速ωk。
轮毂电机闭环控制器1输出的是控制电压
Figure BDA0002417556610000044
轮毂电机闭环控制器1的输出端分别连接电机控制系统2的输入端和二分有限集位置优化模块4的第一个输入端。控制电压
Figure BDA0002417556610000045
作为电机控制系统2的输入，也作为二分有限集位置优化模块4的第一个输入。
电机控制系统2的输出端串接坐标变换模块3的输入端，电机控制系统2输出的三相电流
Figure BDA0002417556610000046
作为坐标变换模块3的输入，坐标变换模块3将三相电流
Figure BDA0002417556610000047
变换为两相静止坐标系下的当前时刻的电流
Figure BDA0002417556610000048
并输出该电流。坐标变换模块3的输出端分别连接轮毂电机闭环控制器1和二分有限集位置优化模块4，坐标变换模块3输出的当前时刻的电流
Figure BDA0002417556610000049
作为轮毂电机闭环控制器1的第二个输入。坐标变换模块3输出的当前时刻的电流
Figure BDA00024175566100000410
也作为二分有限集位置优化模块4的第二个输入。坐标变换模块3输出的当前时刻的电流
Figure BDA00024175566100000411
经过一阶延迟1/z得到上一时刻的电流
Figure BDA00024175566100000412
上一时刻的电流
Figure BDA00024175566100000413
作为二分有限集位置优化模块4的第三个输入。变量下标k-1和k代表离散样本采样指数。
二分有限集位置优化模块4的输出端分别连接轮毂电机闭环控制器1和微分模块5，二分有限集位置优化模块4输出为当前时刻的转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000414
转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000415
作为微分模块5的输入，也作为轮毂电机闭环控制器1的第三个输入。转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000416
经过一阶延迟1/z得到上一时刻的转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000417
该上一时刻的转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000418
作为二分有限集位置优化模块4的第四个输入。
因此，二分有限集位置优化模块4的输入值有四个：是两相静止坐标系下的当前时刻电流
Figure BDA00024175566100000419
和上一时刻的电流
Figure BDA00024175566100000420
以及当前时刻的控制电压
Figure BDA00024175566100000421
以及上一时刻的转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000422
输出值为当前时刻的转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000423
这一个。
当前时刻的转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000424
经微分模块5进行微分处理后，得到初步的估算转速
Figure BDA00024175566100000425
微分模块5的输出端连接低通滤波器6的输入端，估算转速
Figure BDA0002417556610000051
作为低通滤波器6的输入，低通滤波器6的输出端连接轮毂电机闭环控制器1的输入端，低通滤波器6根据估算的转子位置求出的估算转速ωk，该估算转速ωk作为轮毂电机闭环控制器1的第四个输入。
结合图3所示的轮毂电机闭环控制器1。轮毂电机闭环控制器1由2s/2r坐标变换模块11、2r/2s坐标变换模块13和状态反馈控制器12构成，2s/2r坐标变换模块11、2r/2s坐标变换模块13和状态反馈控制器12三者依次串联。电流
Figure BDA0002417556610000052
和转子位置估计值
Figure BDA0002417556610000053
作为2s/2r坐标变换模块11的输入，2s/2r坐标变换模块11输出两相旋转坐标系下的电流
Figure BDA0002417556610000054
估算转速ωk经过一阶延迟1/z得到上一时刻的估算转速ωk-1。电流
Figure BDA0002417556610000055
参考转速ωref及上一时刻的估算转速ωk-1一并作为状态反馈控制器12的输入，状态反馈控制器12产生参考电压
Figure BDA0002417556610000056
参考电压
Figure BDA0002417556610000057
和转子位置估计值
Figure BDA0002417556610000058
共同作为经过2r/2s坐标变换模块13的输入，2r/2s坐标变换模块13输出静止坐标系下的控制电压
Figure BDA0002417556610000059
控制电压
Figure BDA00024175566100000510
作为轮毂电机闭环控制器1的输出。
其中，状态反馈控制器12的表达式为：
Figure BDA00024175566100000511
式中，
Figure BDA00024175566100000512
为系统的状态变量矩阵，
Figure BDA00024175566100000513
为转速误差的积分。K为2×4的状态反馈控制器12的增益矩阵。根据轮毂电机的实际参数和工作情况，状态反馈控制器12的增益矩阵K为：
Figure BDA00024175566100000514
二分有限集位置优化模块4的输入为当前时刻和上一时刻两相静止坐标系下的电流
Figure BDA00024175566100000515
Figure BDA00024175566100000516
当前时刻的控制电压
Figure BDA00024175566100000517
以及上一时刻的转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000518
输出为当前时刻的转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000519
参见图4，二分有限集位置优化模块4的构造过程按以下六个步骤实现：
(一)由上一时刻的转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000520
经转子位置角初始化后得到初始化角度
Figure BDA00024175566100000521
参见图4，所述的转子位置角初始化过程，首先由上一时刻的转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000522
确定四个预设角度θ0,
Figure BDA0002417556610000061
θπ,
Figure BDA0002417556610000062
其分别为：
Figure BDA0002417556610000063
将上个时刻两相静止坐标系下的电流
Figure BDA0002417556610000064
当前时刻两相静止坐标系下的电流
Figure BDA0002417556610000065
Figure BDA0002417556610000066
以及当前时刻的控制电压
Figure BDA0002417556610000067
分别在四个预设角度下进行坐标变换，得到四组同步旋转坐标系下的电流、电压：
Figure BDA0002417556610000068
Figure BDA0002417556610000069
再分别将四组电流、电压代入适应度值的计算公式得到四个适应度值Fθi：
Figure BDA00024175566100000610
式中：
Figure BDA00024175566100000611
将计算得到的四个预设角度θ0,
Figure BDA00024175566100000612
θπ,
Figure BDA00024175566100000613
所对应的四个适应度值Fθi按照由小到大的升序排列，将排在前两个较小适应度值所对应的角度分别记为初始化角度
Figure BDA00024175566100000614
和初始化角度
Figure BDA00024175566100000615
(二)将初始化角度
Figure BDA00024175566100000616
上一时刻及当前时刻两相静止坐标系下的电流
Figure BDA00024175566100000617
Figure BDA00024175566100000618
以及当前时刻的控制电压
Figure BDA00024175566100000619
通过坐标变换计算得到对应的同步旋转坐标系下的电流和电压
Figure BDA00024175566100000620
以及
Figure BDA00024175566100000621
(三)在轮毂电机中，若计算的转子角度位置完全精确，则d轴的反电动势应为0，即反电动势的绝对值大小表现转子位置信号的精度。本发明将d轴反电动势的绝对值作为适应度函数。将得到的电流和电压
Figure BDA00024175566100000622
和
Figure BDA00024175566100000623
由以下适应度函数分别计算对应的初始化角度
Figure BDA00024175566100000624
的适应度值
Figure BDA00024175566100000625
Figure BDA00024175566100000626
Figure BDA00024175566100000627
式中Rs、Ls、Ts分别为电机定子电阻、电感和采样时间。
将初始化角度
Figure BDA00024175566100000628
对应的适应度值
Figure BDA00024175566100000629
进行对比，若
Figure BDA00024175566100000630
则取初始化角度
Figure BDA0002417556610000071
Figure BDA0002417556610000072
不变；若
Figure BDA0002417556610000073
则取初始化角度
Figure BDA0002417556610000074
Figure BDA0002417556610000075
不变。
(五)将初始化角度
Figure BDA0002417556610000076
进行对比，若
Figure BDA0002417556610000077
μ是设置的迭代终止系数，则终止迭代，否则返回步骤(二)。
(六)终止迭代后，则计算出前时刻的转子位置估计值
Figure BDA0002417556610000078
并输出该值。
将二分有限集位置优化模块4输出的转子位置估计值
Figure BDA00024175566100000711
输入到微分模块5，微分模块5对其进行微分运算，得到初步估算转速
Figure BDA0002417556610000079
将微分模块5输出的初步估算转速
Figure BDA00024175566100000710
作为低通滤波器6的输入，输出最终估算的转速ωk，并将转速ωk作为轮毂电机闭环控制器1的一部分输入。
如图2所示，由轮毂电机闭环控制器1、电机控制系统2、坐标变换模块3、二分有限集位置优化模块45、微分模块及低通滤波器6共同构成轮毂电机的无位置传感器控制器，从而实现轮毂电机的控制，避免传统无位置传感器锁相环技术造成的控制延迟，通过二分有限集位置优化提升了位置角估算精度，有效提高轮毂电机无位置传感器控制精度；同时用轮毂电机闭环控制器1取代传统的双闭环控制系统，提高控制精度和改善控制结构，实现瞬态工况下轮毂电机高性能控制。

Claims (2)

1.一种轮毂电机无位置传感器控制器的构造方法，其特征是包括以下步骤：
步骤A：将SVPWM模块(21)、逆变器(22)和轮毂电机(23)依次串联构成电机控制系统(2)，电机控制系统(2)以控制电压
Figure FDA0004115189980000011
为输入，输出为三相电流
Figure FDA0004115189980000012
步骤B：由2s/2r坐标变换模块(11)、2r/2s坐标变换模块(13)和状态反馈控制器(12)构成轮毂电机闭环控制器(1)，轮毂电机闭环控制器(1)的第一个输入为参考转速ωref，第二个输入为两相电流
Figure FDA0004115189980000013
第三个输入为当前时刻的转子位置估计值
Figure FDA0004115189980000014
第四个输入为转速ωk；轮毂电机闭环控制器(1)输出的是控制电压
Figure FDA0004115189980000015
步骤C：将电机控制系统(2)、轮毂电机闭环控制器(1)与坐标变换模块(3)、二分有限集位置优化模块(4)、微分模块(5)以及低通滤波器(6)共同构成轮毂电机无位置传感器控制器；二分有限集位置优化模块(4)的第一个输入是所述的控制电压
Figure FDA0004115189980000016
第二个输入是所述的两相电流
Figure FDA0004115189980000017
第三个输入是两相电流
Figure FDA0004115189980000018
经一阶延迟1/z得到的上一时刻的电流
Figure FDA0004115189980000019
第四个输入是上一时刻的转子位置估计值
Figure FDA00041151899800000110
二分有限集位置优化模块(4)输出为所述的转子位置估计值
Figure FDA00041151899800000111
坐标变换模块(3)的输入是所述的三相电流
Figure FDA00041151899800000112
输出是所述的两相电流
Figure FDA00041151899800000113
微分模块(5)的输入是所述的转子位置估计值
Figure FDA00041151899800000114
输出是初步的估算转速
Figure FDA00041151899800000115
低通滤波器(6)的输入是所述的初步的估算转速
Figure FDA00041151899800000116
输出是所述的转速ωk；
步骤C中的二分有限集位置优化模块(4)的构造方法是：
步骤1：由上一时刻的转子位置估计值
Figure FDA00041151899800000117
经转子位置角初始化后得到初始化角度
Figure FDA00041151899800000118
步骤2：将初始化角度
Figure FDA00041151899800000119
上一时刻及当前时刻两相静止坐标系下的电流
Figure FDA00041151899800000120
Figure FDA00041151899800000121
以及所述的控制电压
Figure FDA00041151899800000122
通过坐标变换得到对应的同步旋转坐标系下的电流和电压
Figure FDA00041151899800000123
以及
Figure FDA00041151899800000124
步骤3：分别计算电流和电压
Figure FDA00041151899800000125
和
Figure FDA00041151899800000126
对应的初始化角度
Figure FDA00041151899800000127
的适应度值
Figure FDA00041151899800000128
步骤4：对比适应度值
Figure FDA00041151899800000129
若
Figure FDA00041151899800000130
则初始化角度
Figure FDA00041151899800000131
Figure FDA00041151899800000132
不变；若
Figure FDA0004115189980000021
则初始化角度
Figure FDA0004115189980000022
Figure FDA0004115189980000023
不变；
步骤5：对比初始化角度
Figure FDA0004115189980000024
若
Figure FDA0004115189980000025
则终止迭代，否则返回步骤2，μ是设置的迭代终止系数；
步骤6：终止迭代后，计算出前时刻的转子位置估计值
Figure FDA0004115189980000026
并输出；
步骤1中，所述的转子位置角初始化过程是：先由上一时刻的转子位置估计值
Figure FDA0004115189980000027
确定四个预设角度分别为：
Figure FDA0004115189980000028
再将上个时刻、当前时刻的两相静止坐标系下的电流
Figure FDA0004115189980000029
以及控制电压
Figure FDA00041151899800000210
分别在四个预设角度下进行坐标变换，得到四组同步旋转坐标系下的电流、电压：
Figure FDA00041151899800000211
Figure FDA00041151899800000212
最后根据四组电流、电压计算出对应的四个适应度值Fθi，四个适应度值Fθi值中两个较小值所对应的角度就是初始化角度
Figure FDA00041151899800000213
步骤3中，适应度值
Figure FDA00041151899800000214
Figure FDA00041151899800000215
Rs、Ls、Ts分别为电机定子电阻、电感和采样时间；
步骤B中，所述的两相电流
Figure FDA00041151899800000216
和转子位置估计值
Figure FDA00041151899800000217
作为2s/2r坐标变换模块(11)的输入，2s/2r坐标变换模块(11)输出两相旋转坐标系下的电流
Figure FDA00041151899800000218
转速ωk经过一阶延迟1/z得到上一时刻的估算转速ωk-1，电流
Figure FDA00041151899800000219
参考转速ωref及上一时刻的估算转速ωk-1一并作为状态反馈控制器(12)的输入，状态反馈控制器(12)产生参考电压
Figure FDA00041151899800000220
参考电压
Figure FDA00041151899800000221
和转子位置估计值
Figure FDA00041151899800000222
共同作为经过2r/2s坐标变换模块(13)的输入，2r/2s坐标变换模块(13)输出所述的控制电压
Figure FDA00041151899800000223
2.根据权利要求1所述的一种轮毂电机无位置传感器控制器的构造方法，其特征是：状态反馈控制器(12)的表达式为：
Figure FDA0004115189980000031
为系统的状态变量矩阵，
Figure FDA0004115189980000032
为转速误差的积分，K为2×4的增益矩阵。
CN202010195806.6A 2020-03-19 2020-03-19 一种轮毂电机无位置传感器控制器的构造方法 Active CN111510045B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010195806.6A CN111510045B (zh) 2020-03-19 2020-03-19 一种轮毂电机无位置传感器控制器的构造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010195806.6A CN111510045B (zh) 2020-03-19 2020-03-19 一种轮毂电机无位置传感器控制器的构造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111510045A CN111510045A (zh) 2020-08-07
CN111510045B true CN111510045B (zh) 2023-05-05

Family

ID=71875881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010195806.6A Active CN111510045B (zh) 2020-03-19 2020-03-19 一种轮毂电机无位置传感器控制器的构造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111510045B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108075701A (zh) * 2017-05-25 2018-05-25 烟台仙崴机电有限公司 一种无位置传感器下开关磁阻发电机系统效率提升控制方法
CN109842342A (zh) * 2019-01-11 2019-06-04 江苏大学 一种纯电动汽车用轮毂电机抗干扰智能控制器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108075701A (zh) * 2017-05-25 2018-05-25 烟台仙崴机电有限公司 一种无位置传感器下开关磁阻发电机系统效率提升控制方法
CN109842342A (zh) * 2019-01-11 2019-06-04 江苏大学 一种纯电动汽车用轮毂电机抗干扰智能控制器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Zihui Wang等.A Simple Startup Strategy Based on Current Regulation for Back-EMF-Based Sensorless Control of PMSM.《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》.2012,第27卷(第8期),3817-3825. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111510045A (zh) 2020-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109660170B (zh) 一种永磁同步电机高可靠性电流预测控制方法及其系统
CN108092567B (zh) 一种永磁同步电动机转速控制系统及方法
CN109495048A (zh) 基于mrac观测器的永磁同步电机无速度传感器控制方法
CN111756286A (zh) 一种高性能鲁棒永磁同步轮毂电机复合控制器
CN105915142B (zh) 一种基于解耦自适应观测器的永磁同步电机转子位置和转速估算方法
CN110466597B (zh) 一种电动汽车eps用交流永磁电机能量优化控制系统
CN110429895B (zh) 混合动力车用开关磁阻bsg优化线性控制器的构造方法
CN112886901B (zh) 一种车用开关磁阻电机无位置智能控制器
CN103647493B (zh) 一种永磁同步电机的h无穷转速估计方法
CN111404428A (zh) 基于斩波周期移相电机群电流传感器协同系统及校正方法
CN110995096B (zh) 一种无轴承无铁心永磁电机悬浮力预测控制系统
CN110661463B (zh) 适用于磁悬浮球形电机的分数阶pid滑模观测器设计方法
CN114465530A (zh) 永磁同步电机的速度控制方法及系统
CN108092574B (zh) 基于能量平衡的电动汽车用永磁同步电机控制系统及方法
CN112104279B (zh) 一种基于非线性终端滑模算法的轮毂电机控制方法
CN111510045B (zh) 一种轮毂电机无位置传感器控制器的构造方法
CN112217434B (zh) 一种永磁同步电机位置传感器故障保护控制系统及方法
CN115694289B (zh) 永磁同步电机的自抗扰显式模型预测直接速度控制方法
CN112701979A (zh) 一种永磁同步电机转矩控制装置
CN116094383A (zh) 永磁同步电机时变非线性扰动观测器及电流约束控制方法
CN111181453B (zh) 一种永磁同步轮毂电机过采样无差拍补偿控制器的构造方法
CN112910350A (zh) 一种永磁同步电机鲁棒控制系统及方法
CN111497929B (zh) 一种汽车eps转向系统无位置传感器控制器
CN110061669A (zh) 永磁同步电机直接转矩控制方法
CN114172424B (zh) 一种eps用高性能永磁同步电机智能控制器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant