【技术实现步骤摘要】
本专利技术设计涉及无刷电机无传感器控制，尤其涉及一种无传感器控制的转子角度获取方法及系统。
技术介绍
1、直流无刷电机具有结构简单、运行可靠和易于维护等优点。因此，直流无刷电机常用于风机和水泵等家用电器领域。
2、传统的直流无刷电机无传感器控制是通过电流和电机本体信息来估算转子位置角度与转速。传统的直流无刷电机无传感器控制通过观测器给出αβ轴上的分量后，通过反正切法或经典锁相环计算出转子位置角度与转速，因为反正切法不如锁相环抗干扰性强，所以常用经典锁相环计算转子位置角度与转速。但是，传统经典锁相环是建立在角加速度为0才存在估计误差为0的情况下，当角加速度不为0时会导致转子观测角度不准确的问题。为了提高转子角度观测精度，通常采用自适应调节经典锁相环的kp，ki参数。但是自适应调节经典锁相环的kp，ki参数仍然只是根据角频率的变化估算转子位置角度与转速，未解决角加速度不为0时转子角度计算不够精确的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中的不足，本专利技术提供了一种无传感器控制的转子角度获取方法及系统，以解决现有技术中角加速度不为0时转子角度计算不够精确的技术问题。
2、本专利技术提供了一种无传感器控制的转子角度获取方法，包括如下步骤：
3、步骤1：获取当前角加速度、角速度、定子磁链；
4、步骤2：设定角加速度比较值、磁链比较值；
5、步骤3：根据角加速度与角加速度比较值确定锁相环以及锁相环的状态变量；
6、其中，当
7、当角加速度大于等于角加速度比较值时，选择三阶锁相环计算转子角度，使用角度、角速度、角加速度作为三阶锁相环的状态变量；
8、步骤4：根据定子磁链与磁链比较值确定观测器；
9、其中，当定子磁链小于磁链比较值时，使用磁链观测器来获取αβ轴上的转子磁链分量，将磁链分量作为所述步骤3中所选择的锁相环的输入量；
10、当定子磁链大于等于磁链比较值时，使用龙伯格观测器来获取αβ轴上的拓展反电动势分量将拓展反电动势分离作为所述步骤3中所选择的锁相环的输入量；
11、步骤5：根据通过选择的锁相环计算转子角度。
12、进一步地，所述步骤2中角加速度比较值的具体设定公式为：
13、
14、式中，p为永磁同步电机极对数，bs为速度环的带宽，bc为电流环的带宽。
15、进一步地，所述步骤2中磁链比较值的具体设定公式为：
16、
17、式中，c为计算时标幺的精度。
18、进一步地，所述步骤3中，三阶锁相环的三阶方程为：
19、
20、三阶锁相环的闭环传递函数为：
21、
22、三阶锁相环的开环传递函数为：
23、
24、三阶锁相环的环路滤波器为：
25、
26、式中，x1、x2、x3表示状态变量，x1对应转子位置，x2对应角速度，x3对应角加速度；kp，ki，kii表示可调增益，kp＝3c，ki＝3c2，kii＝c3，c为极点配置系数，满足极点配置在复平面左半部分；ε为角度估计误差；符号“^”表示该变量估计值；ψf为永磁体磁链。
27、进一步地，所述步骤4中获取转子磁链分量的具体公式为：
28、
29、所述步骤4中获取拓展反电动势的具体公式为：
30、
31、式中，iα、iβ为三相电流经过park坐标变换后的α-β坐标系下电流；eα、eβ为反电动势；r为电机电阻值；l为电机电感量；t为采样时间；k1、k2为龙伯格观测器系数；符号“^”表示该变量估计值；ωe是电机转子电角速度。
32、本专利技术还提供了一种无传感器控制的转子角度获取系统，包括：角加速度判断模块、定子磁链判断模块、正交信息输入模块、磁链观测器模块、龙格伯观测器模块、经典锁相环计算模块、三阶锁相环计算模块；
33、角加速度判断模块分别与经典锁相环计算模块及三阶锁相环计算模块相连，角加速度判断模块用于根据角加速度选择锁相环类型；
34、定子磁链判断模块分别与磁链观测器模块、龙格伯观测器模块及正交信息输入模块相连，定子磁链判断模块用于根据定子磁链大小选择使用磁链观测器模块或龙格伯观测器模块将正交信息输入给正交信息输入模块；
35、正交信息输入模块分别与经典锁相环计算模块及三阶锁相环计算模块相连，正交信息输入模块用于将正交信息输入给经典锁相环计算模块或三阶锁相环计算模块进行转子角度计算。
36、本专利技术的有益效果：
37、1、本专利技术利用引入了加速度状态变量的扩张三阶锁相环处理电流和电机本体信息来估算转子位置角度与转速，与经典锁相环估算方法相比，解决了无位置传感器电机加减速控制中计算角度不够精确的问题。
38、2、本专利技术利用角加速度模块对角加速度大小进行判断选择使用经典锁相环或三阶锁相环处理电流和电机本体信息来估算转子位置角度与转速，利用定子磁链模块对定子磁链大小进行判断选择使用磁链观测器或龙伯格观测器来获取包含转子位置角度与转速的正交信息，既解决了无位置传感器电机加减速控制中计算角度不够精确的问题，又提高了计算效率。
39、3、本专利技术利用无传感器直流无刷电机的电流和电机本体信息来估算转子位置角度与转速，与位置传感器检测方法相比，不仅减小了电机体型，还降低了检测成本。
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1.一种无传感器控制的转子角度获取方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的无传感器控制的转子角度获取方法，其特征在于，所述步骤2中角加速度比较值的具体设定公式为：
3.如权利要求1所述的无传感器控制的转子角度获取方法，其特征在于，所述步骤2中磁链比较值的具体设定公式为：
4.如权利要求1所述的无传感器控制的转子角度获取方法，其特征在于，所述步骤3中，三阶锁相环的三阶方程为：
5.如权利要求1所述的无传感器控制的转子角度获取方法，其特征在于，所述步骤4中获取转子磁链分量的具体公式为：
6.一种无传感器控制的转子角度获取系统，承载如权利要求1-5中任一所述的无传感器控制的转子角度获取方法，其特征在于，所述无传感器控制的转子角度获取系统，包括：角加速度判断模块、定子磁链判断模块、正交信息输入模块、磁链观测器模块、龙格伯观测器模块、经典锁相环计算模块、三阶锁相环计算模块；
【技术特征摘要】
1.一种无传感器控制的转子角度获取方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的无传感器控制的转子角度获取方法，其特征在于，所述步骤2中角加速度比较值的具体设定公式为：
3.如权利要求1所述的无传感器控制的转子角度获取方法，其特征在于，所述步骤2中磁链比较值的具体设定公式为：
4.如权利要求1所述的无传感器控制的转子角度获取方法，其特征在于，所述步骤3中，三阶锁相环的三阶方程为...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡健浦，张传圳，刘维亭，魏海峰，张懿，王浩陈，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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