本發(fā)明屬于電機(jī)控制領(lǐng)域，涉及一種無(wú)傳感永磁同步電機(jī)的控制方法，具體涉及了一種無(wú)傳感永磁同步電機(jī)最優(yōu)效率跟蹤的控制方法。

背景技術(shù)：

永磁同步電機(jī)通常采用mtpa(最大轉(zhuǎn)矩電流比)控制實(shí)現(xiàn)效率最優(yōu)運(yùn)行。對(duì)隱極機(jī)而言，該方法令d軸電流id＝0以確保滿足轉(zhuǎn)矩需求的前提下減少電流幅值，從而減小電機(jī)銅耗，然而該方法忽略了電機(jī)鐵耗的問(wèn)題，因此id＝0并不是隱極機(jī)的效率最優(yōu)點(diǎn)；而對(duì)凸極機(jī)而言，顯然id＝0更不是效率最優(yōu)的控制方法，因?yàn)橥箻O機(jī)在不同運(yùn)行工況下都具有一個(gè)電機(jī)效率最優(yōu)對(duì)應(yīng)的id值。為實(shí)現(xiàn)凸極機(jī)的效率最優(yōu)運(yùn)行，實(shí)際應(yīng)用中往往需要通過(guò)一系列特性標(biāo)定實(shí)驗(yàn)測(cè)試，以確定不同工況下電機(jī)效率最優(yōu)運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)的d軸電流特性；然而不同電機(jī)的特性標(biāo)定測(cè)試是一件費(fèi)時(shí)費(fèi)力的繁瑣工程，而且在電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，也會(huì)存在參數(shù)變化導(dǎo)致最優(yōu)效率點(diǎn)偏離標(biāo)定值的問(wèn)題。

目前永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵等場(chǎng)合，該技術(shù)通過(guò)估算來(lái)獲取轉(zhuǎn)子位置角，其精度將直接影響矢量控制系統(tǒng)的性能。相比于有位置傳感技術(shù)，無(wú)位置傳感控制技術(shù)可簡(jiǎn)化整個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和重量，提高系統(tǒng)可靠性。然而轉(zhuǎn)子位置估算需獲取電機(jī)電阻、電感參數(shù)，參數(shù)誤差或變動(dòng)可能導(dǎo)致估算角與實(shí)際轉(zhuǎn)子角度間存在偏差，進(jìn)而造成實(shí)際d軸、q軸電流與理想d軸、q軸電流的偏差，從而導(dǎo)致電機(jī)輸入功率增大、效率降低。為了解決上述情技術(shù)問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)通常采用估算角補(bǔ)償控制的方式實(shí)現(xiàn)效率優(yōu)化，但固定式補(bǔ)償受參數(shù)變化影響，可能偏離效率最優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)魯棒性較差。

而授權(quán)公告號(hào)為cn102969970b的中國(guó)發(fā)明專利提出一種電機(jī)最優(yōu)效率跟蹤控制的方法以解決特性標(biāo)定測(cè)試的問(wèn)題，然而該方法需動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)最大效率跟蹤，因此無(wú)法滿足電機(jī)定速運(yùn)行的要求。

因此，尋求一種無(wú)傳感永磁同步電機(jī)最優(yōu)效率跟蹤的控制方法來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題是非常必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種無(wú)傳感永磁同步電機(jī)最優(yōu)效率跟蹤的控制方法，在避免了現(xiàn)有技術(shù)中的特性標(biāo)定測(cè)試繁瑣、采用固定式估算角補(bǔ)償時(shí)參數(shù)測(cè)量誤差或變動(dòng)造成的效率降低、系統(tǒng)魯棒性差等技術(shù)問(wèn)題的前提下，同時(shí)可滿足電機(jī)定速運(yùn)行的要求。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種無(wú)傳感永磁同步電機(jī)最優(yōu)效率跟蹤的控制方法，所述的控制方法包括如下步驟：

s1)在初始變量的基礎(chǔ)上先加后減或先減后加補(bǔ)償變量；

s2)根據(jù)先加后減或先減后加補(bǔ)償變量后對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率變化對(duì)步驟s1)中所述的初始變量進(jìn)行跟蹤調(diào)節(jié)，將本輪調(diào)節(jié)后的初始變量作為下一輪的初始變量；

s3)返回執(zhí)行下一輪的步驟s1)和步驟s2)；

其中，所述的初始變量為電機(jī)d軸電流指令或轉(zhuǎn)子位置估算角。

優(yōu)選地，在所述的步驟s2)中，所述的對(duì)步驟s1)中所述的初始變量進(jìn)行跟蹤調(diào)節(jié)的步驟為：對(duì)先加后減或先減后加補(bǔ)償變量后對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率進(jìn)行對(duì)比，其中，

當(dāng)加補(bǔ)償變量后對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率大于減補(bǔ)償變量后對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率，取減補(bǔ)償變量作為本輪的最終補(bǔ)償變量，初始變量減補(bǔ)償變量作為本輪調(diào)節(jié)后的初始變量；

當(dāng)加補(bǔ)償變量后對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率小于減補(bǔ)償變量后對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率，取加補(bǔ)償變量作為本輪的最終補(bǔ)償變量，初始變量加補(bǔ)償變量作為本輪調(diào)節(jié)后的初始變量。

優(yōu)選地，在所述的步驟s3)中，當(dāng)執(zhí)行下一輪的步驟s1)和步驟s2)時(shí)，根據(jù)本輪的初始變量跟蹤調(diào)節(jié)情況確定下一輪的補(bǔ)償變量的加減順序，其中，

當(dāng)取減補(bǔ)償變量作為本輪的最終補(bǔ)償變量，下一輪的初始變量采用先減后加補(bǔ)償變量；

當(dāng)取加補(bǔ)償變量作為本輪的最終補(bǔ)償變量，下一輪的初始變量采用先加后減補(bǔ)償變量。

優(yōu)選地，在所述的步驟s2)中，所述的電機(jī)功率變化采用功率采樣算法計(jì)算得到。

優(yōu)選地，所述的功率采樣算法步驟為：采用id*ud+iq*uq計(jì)算得到電機(jī)功率，且以每隔一定角度的電角度采樣計(jì)算一次電機(jī)功率，得到電機(jī)功率變化，其中，id為電機(jī)電流d軸采樣值，iq為電機(jī)電流q軸采樣值，ud為電機(jī)d軸輸出電壓指令值，uq為電機(jī)q軸輸出電壓指令值。

優(yōu)選地，對(duì)一個(gè)電周期內(nèi)的多個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率進(jìn)行平滑濾波處理，消除毛刺干擾，平滑濾波處理的公式為：pk＝n-1/n*pk-1+pk/n對(duì)采樣功率作平滑濾波處理，其中pk為第k次采樣功率的計(jì)算值，pk為平滑化處理后的第k次采樣功率值,n為一個(gè)電周期內(nèi)的采樣次數(shù)。

優(yōu)選地，所述的功率采樣每隔10°的電角度采樣計(jì)算一次電機(jī)功率。

優(yōu)選地，在所述的步驟s2)中，對(duì)先加后減或先減后加補(bǔ)償變量給予延時(shí)后記錄對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率響應(yīng)。

優(yōu)選地，所述的延時(shí)時(shí)間范圍為200-400ms。

優(yōu)選地，所述的控制方法在電機(jī)處于穩(wěn)態(tài)定速運(yùn)行時(shí)執(zhí)行，當(dāng)電機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)速時(shí)，本控制方法停止執(zhí)行。

本發(fā)明的工作原理和優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明通過(guò)采用對(duì)電機(jī)d軸電流指令或轉(zhuǎn)子位置估算角進(jìn)行在線式動(dòng)態(tài)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感永磁同步電機(jī)的最優(yōu)效率跟蹤控制，避免了現(xiàn)有技術(shù)中的特性標(biāo)定測(cè)試繁瑣、采用固定式估算角補(bǔ)償時(shí)參數(shù)測(cè)量誤差或變動(dòng)造成的效率降低、系統(tǒng)魯棒性差等技術(shù)問(wèn)題的前提下，同時(shí)可滿足電機(jī)定速運(yùn)行的要求，同時(shí)本發(fā)明算法簡(jiǎn)單，對(duì)mcu運(yùn)算能力無(wú)太大需求，無(wú)需添加額外的硬件電路。

(2)本發(fā)明根據(jù)上一輪的補(bǔ)償情況對(duì)下一輪控制變量的加減順序進(jìn)行調(diào)整，以克服電機(jī)功率擾動(dòng)造成誤補(bǔ)償?shù)那闆r，確保電機(jī)逐漸趨向最優(yōu)效率點(diǎn)運(yùn)行。

(3)本發(fā)明采用id*ud+iq*uq在線計(jì)算實(shí)時(shí)電機(jī)功率，且以每隔一定角度的電角度采樣計(jì)算一次電機(jī)功率，得到電機(jī)功率變化，算法簡(jiǎn)單，無(wú)需增加額外功率采樣電路。

(4)在以上第(3)點(diǎn)基礎(chǔ)上，本發(fā)明對(duì)一個(gè)電周期內(nèi)的多個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率進(jìn)行平滑濾波處理，這樣既能反映電機(jī)功率的變化趨勢(shì)，又能消除功率采樣計(jì)算中產(chǎn)生的毛刺干擾；同時(shí)該濾波算法簡(jiǎn)單，采樣點(diǎn)少，不會(huì)對(duì)mcu運(yùn)算性能造成壓力。

附圖說(shuō)明

附圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式的控制方法步驟流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種無(wú)傳感永磁同步電機(jī)最優(yōu)效率跟蹤的控制方法，控制方法包括如下步驟：s1)在初始變量的基礎(chǔ)上先加后減或先減后加補(bǔ)償變量；s2)根據(jù)先加后減或先減后加補(bǔ)償變量后對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率變化對(duì)步驟s1)中初始變量進(jìn)行跟蹤調(diào)節(jié)，將本輪調(diào)節(jié)后的初始變量作為下一輪的初始變量；s3)返回執(zhí)行下一輪的步驟s1)和步驟s2)；其中，初始變量為電機(jī)d軸電流指令或轉(zhuǎn)子位置估算角。

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)采用對(duì)電機(jī)d軸電流指令或轉(zhuǎn)子位置估算角進(jìn)行在線式動(dòng)態(tài)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感永磁同步電機(jī)的最優(yōu)效率跟蹤控制，避免了現(xiàn)有技術(shù)中的特性標(biāo)定測(cè)試繁瑣、采用固定式估算角補(bǔ)償時(shí)參數(shù)測(cè)量誤差或變動(dòng)造成的效率降低、系統(tǒng)魯棒性差等技術(shù)問(wèn)題的前提下，同時(shí)可滿足電機(jī)定速運(yùn)行的要求，同時(shí)本發(fā)明算法簡(jiǎn)單，對(duì)mcu運(yùn)算能力無(wú)太大需求，無(wú)需添加額外的硬件電路。

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

請(qǐng)參見(jiàn)圖1所示，一種無(wú)傳感永磁同步電機(jī)最優(yōu)效率跟蹤的控制方法，控制方法包括如下步驟：

s1)在初始變量x的基礎(chǔ)上先加后減或先減后加補(bǔ)償變量δx，其中，初始變量為電機(jī)d軸電流指令id_ref或轉(zhuǎn)子位置估算角θ；具體地，在本實(shí)施方式中，需要進(jìn)行第一輪補(bǔ)償變量δx加減順序初始化，也就是說(shuō)，在第一輪中，需要在初始變量x的基礎(chǔ)上預(yù)先設(shè)定先加后減或先減后加補(bǔ)償變量δx；

s2)根據(jù)先加后減或先減后加補(bǔ)償變量δx后對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率變化對(duì)步驟s1)中初始變量x進(jìn)行跟蹤調(diào)節(jié)，將本輪調(diào)節(jié)后的初始變量x作為下一輪的初始變量x；優(yōu)選地，在本步驟s2)中，電機(jī)功率變化采用功率采樣算法計(jì)算得到。進(jìn)一步優(yōu)選地，在本實(shí)施方式中，功率采樣算法步驟為：采用id*ud+iq*uq計(jì)算得到電機(jī)功率p，且以每隔一定角度的電角度采樣計(jì)算一次電機(jī)功率，得到電機(jī)功率p變化，其中，id為電機(jī)電流d軸采樣值，iq為電機(jī)電流q軸采樣值，ud為電機(jī)d軸輸出電壓指令值，uq為電機(jī)q軸輸出電壓指令值；進(jìn)一步優(yōu)選地，在本實(shí)施方式中，對(duì)一個(gè)電周期內(nèi)的多個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率p進(jìn)行平滑濾波處理，消除毛刺干擾，平滑濾波處理的公式為：pk＝n-1/n*pk-1+pk/n對(duì)采樣功率作平滑濾波處理，其中pk為第k次采樣功率的計(jì)算值，pk為平滑化處理后的第k次采樣功率值,n為一個(gè)電周期內(nèi)的采樣次數(shù)；具體優(yōu)選地，在本實(shí)施方式中，功率采樣每隔10°的電角度采樣計(jì)算一次電機(jī)功率p，即一個(gè)電周期內(nèi)采樣36次，然后利用公式pk＝35/36*pk-1+pk/36對(duì)采樣功率作平滑濾波處理。

優(yōu)選地，在本步驟s2)中，對(duì)先加后減或先減后加補(bǔ)償變量δx給予延時(shí)后記錄對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率p響應(yīng)，確保電機(jī)功率p響應(yīng)的精確度。進(jìn)一步優(yōu)選地，延時(shí)時(shí)間范圍為200-400ms；具體地，在本實(shí)施方式中，延時(shí)時(shí)間為300ms。

優(yōu)選地，在本步驟s2)中，對(duì)上述步驟s1)中初始變量x進(jìn)行跟蹤調(diào)節(jié)的步驟為：對(duì)先加后減或先減后加補(bǔ)償變量δx后對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率p進(jìn)行對(duì)比，即進(jìn)行p+和p-之間的對(duì)比，其中，當(dāng)加補(bǔ)償變量+δx后對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率p+大于減補(bǔ)償變量-δx后對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率p-，取減補(bǔ)償變量-δx作為本輪的最終補(bǔ)償變量，初始變量x減補(bǔ)償變量-δx(即x-δx)作為本輪調(diào)節(jié)后的初始變量x；當(dāng)加補(bǔ)償變量+δx后對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率p+小于減補(bǔ)償變量-δx后對(duì)應(yīng)的電機(jī)功率p-，取加補(bǔ)償變量+δx作為本輪的最終補(bǔ)償變量，初始變量x加補(bǔ)償變量+δx(即x+δx)作為本輪調(diào)節(jié)后的初始變量x。

s3)返回執(zhí)行下一輪的步驟s1)和步驟s2)；優(yōu)選地，在本步驟s3)中，當(dāng)執(zhí)行下一輪的步驟s1)和步驟s2)時(shí)，根據(jù)本輪的初始變量x跟蹤調(diào)節(jié)情況確定下一輪的補(bǔ)償變量δx的加減順序，其中，當(dāng)取減補(bǔ)償變量-δx作為本輪的最終補(bǔ)償變量，下一輪的初始變量x采用先減后加補(bǔ)償變量δx；當(dāng)取加補(bǔ)償變量+δx作為本輪的最終補(bǔ)償變量，下一輪的初始變量x采用先加后減補(bǔ)償變量δx。

優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施方式的控制方法在電機(jī)處于穩(wěn)態(tài)定速運(yùn)行時(shí)執(zhí)行，當(dāng)電機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)速時(shí)，本控制方法停止執(zhí)行；具體優(yōu)選地，在本實(shí)施方式中，在完成電機(jī)功率采樣計(jì)算后檢查判斷電機(jī)是否處于穩(wěn)態(tài)定速運(yùn)行，若是，開(kāi)始本發(fā)明的最優(yōu)效率跟蹤控制，若不是，繼續(xù)按設(shè)定的電角度進(jìn)行電機(jī)功率采樣，具體可見(jiàn)圖1所示的步驟順序。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。