本發明屬于電機控制領域，涉及一種無傳感永磁同步電機的控制方法，具體涉及了一種無傳感永磁同步電機最優效率跟蹤的控制方法。

背景技術：

永磁同步電機通常采用mtpa(最大轉矩電流比)控制實現效率最優運行。對隱極機而言，該方法令d軸電流id＝0以確保滿足轉矩需求的前提下減少電流幅值，從而減小電機銅耗，然而該方法忽略了電機鐵耗的問題，因此id＝0并不是隱極機的效率最優點；而對凸極機而言，顯然id＝0更不是效率最優的控制方法，因為凸極機在不同運行工況下都具有一個電機效率最優對應的id值。為實現凸極機的效率最優運行，實際應用中往往需要通過一系列特性標定實驗測試，以確定不同工況下電機效率最優運行時對應的d軸電流特性；然而不同電機的特性標定測試是一件費時費力的繁瑣工程，而且在電機長期運行過程中，也會存在參數變化導致最優效率點偏離標定值的問題。

目前永磁同步電機無位置傳感控制技術已廣泛應用于風機、水泵等場合，該技術通過估算來獲取轉子位置角，其精度將直接影響矢量控制系統的性能。相比于有位置傳感技術，無位置傳感控制技術可簡化整個變頻調速系統的結構和重量，提高系統可靠性。然而轉子位置估算需獲取電機電阻、電感參數，參數誤差或變動可能導致估算角與實際轉子角度間存在偏差，進而造成實際d軸、q軸電流與理想d軸、q軸電流的偏差，從而導致電機輸入功率增大、效率降低。為了解決上述情技術問題，現有技術通常采用估算角補償控制的方式實現效率優化，但固定式補償受參數變化影響，可能偏離效率最優點，系統魯棒性較差。

而授權公告號為cn102969970b的中國發明專利提出一種電機最優效率跟蹤控制的方法以解決特性標定測試的問題，然而該方法需動態調節電機轉速實現最大效率跟蹤，因此無法滿足電機定速運行的要求。

因此，尋求一種無傳感永磁同步電機最優效率跟蹤的控制方法來解決上述技術問題是非常必要的。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種無傳感永磁同步電機最優效率跟蹤的控制方法，在避免了現有技術中的特性標定測試繁瑣、采用固定式估算角補償時參數測量誤差或變動造成的效率降低、系統魯棒性差等技術問題的前提下，同時可滿足電機定速運行的要求。

本發明采用的技術方案如下：

一種無傳感永磁同步電機最優效率跟蹤的控制方法，所述的控制方法包括如下步驟：

s1)在初始變量的基礎上先加后減或先減后加補償變量；

s2)根據先加后減或先減后加補償變量后對應的電機功率變化對步驟s1)中所述的初始變量進行跟蹤調節，將本輪調節后的初始變量作為下一輪的初始變量；

s3)返回執行下一輪的步驟s1)和步驟s2)；

其中，所述的初始變量為電機d軸電流指令或轉子位置估算角。

優選地，在所述的步驟s2)中，所述的對步驟s1)中所述的初始變量進行跟蹤調節的步驟為：對先加后減或先減后加補償變量后對應的電機功率進行對比，其中，

當加補償變量后對應的電機功率大于減補償變量后對應的電機功率，取減補償變量作為本輪的最終補償變量，初始變量減補償變量作為本輪調節后的初始變量；

當加補償變量后對應的電機功率小于減補償變量后對應的電機功率，取加補償變量作為本輪的最終補償變量，初始變量加補償變量作為本輪調節后的初始變量。

優選地，在所述的步驟s3)中，當執行下一輪的步驟s1)和步驟s2)時，根據本輪的初始變量跟蹤調節情況確定下一輪的補償變量的加減順序，其中，

當取減補償變量作為本輪的最終補償變量，下一輪的初始變量采用先減后加補償變量；

當取加補償變量作為本輪的最終補償變量，下一輪的初始變量采用先加后減補償變量。

優選地，在所述的步驟s2)中，所述的電機功率變化采用功率采樣算法計算得到。

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

優選地，對一個電周期內的多個采樣點對應的電機功率進行平滑濾波處理，消除毛刺干擾，平滑濾波處理的公式為：pk＝n-1/n*pk-1+pk/n對采樣功率作平滑濾波處理，其中pk為第k次采樣功率的計算值，pk為平滑化處理后的第k次采樣功率值,n為一個電周期內的采樣次數。

優選地，所述的功率采樣每隔10°的電角度采樣計算一次電機功率。

優選地，在所述的步驟s2)中，對先加后減或先減后加補償變量給予延時后記錄對應的電機功率響應。

優選地，所述的延時時間范圍為200-400ms。

優選地，所述的控制方法在電機處于穩態定速運行時執行，當電機進行動態調速時，本控制方法停止執行。

本發明的工作原理和優點：

(1)本發明通過采用對電機d軸電流指令或轉子位置估算角進行在線式動態補償實現無傳感永磁同步電機的最優效率跟蹤控制，避免了現有技術中的特性標定測試繁瑣、采用固定式估算角補償時參數測量誤差或變動造成的效率降低、系統魯棒性差等技術問題的前提下，同時可滿足電機定速運行的要求，同時本發明算法簡單，對mcu運算能力無太大需求，無需添加額外的硬件電路。

(2)本發明根據上一輪的補償情況對下一輪控制變量的加減順序進行調整，以克服電機功率擾動造成誤補償的情況，確保電機逐漸趨向最優效率點運行。

(3)本發明采用id*ud+iq*uq在線計算實時電機功率，且以每隔一定角度的電角度采樣計算一次電機功率，得到電機功率變化，算法簡單，無需增加額外功率采樣電路。

(4)在以上第(3)點基礎上，本發明對一個電周期內的多個采樣點對應的電機功率進行平滑濾波處理，這樣既能反映電機功率的變化趨勢，又能消除功率采樣計算中產生的毛刺干擾；同時該濾波算法簡單，采樣點少，不會對mcu運算性能造成壓力。

附圖說明

附圖1是本發明具體實施方式的控制方法步驟流程圖。

具體實施方式

本發明實施例公開了一種無傳感永磁同步電機最優效率跟蹤的控制方法，控制方法包括如下步驟：s1)在初始變量的基礎上先加后減或先減后加補償變量；s2)根據先加后減或先減后加補償變量后對應的電機功率變化對步驟s1)中初始變量進行跟蹤調節，將本輪調節后的初始變量作為下一輪的初始變量；s3)返回執行下一輪的步驟s1)和步驟s2)；其中，初始變量為電機d軸電流指令或轉子位置估算角。

本發明實施例通過采用對電機d軸電流指令或轉子位置估算角進行在線式動態補償實現無傳感永磁同步電機的最優效率跟蹤控制，避免了現有技術中的特性標定測試繁瑣、采用固定式估算角補償時參數測量誤差或變動造成的效率降低、系統魯棒性差等技術問題的前提下，同時可滿足電機定速運行的要求，同時本發明算法簡單，對mcu運算能力無太大需求，無需添加額外的硬件電路。

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

請參見圖1所示，一種無傳感永磁同步電機最優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的基礎上先加后減或先減后加補償變量δx，其中，初始變量為電機d軸電流指令id_ref或轉子位置估算角θ；具體地，在本實施方式中，需要進行第一輪補償變量δx加減順序初始化，也就是說，在第一輪中，需要在初始變量x的基礎上預先設定先加后減或先減后加補償變量δx；

s2)根據先加后減或先減后加補償變量δx后對應的電機功率變化對步驟s1)中初始變量x進行跟蹤調節，將本輪調節后的初始變量x作為下一輪的初始變量x；優選地，在本步驟s2)中，電機功率變化采用功率采樣算法計算得到。進一步優選地，在本實施方式中，功率采樣算法步驟為：采用id*ud+iq*uq計算得到電機功率p，且以每隔一定角度的電角度采樣計算一次電機功率，得到電機功率p變化，其中，id為電機電流d軸采樣值，iq為電機電流q軸采樣值，ud為電機d軸輸出電壓指令值，uq為電機q軸輸出電壓指令值；進一步優選地，在本實施方式中，對一個電周期內的多個采樣點對應的電機功率p進行平滑濾波處理，消除毛刺干擾，平滑濾波處理的公式為：pk＝n-1/n*pk-1+pk/n對采樣功率作平滑濾波處理，其中pk為第k次采樣功率的計算值，pk為平滑化處理后的第k次采樣功率值,n為一個電周期內的采樣次數；具體優選地，在本實施方式中，功率采樣每隔10°的電角度采樣計算一次電機功率p，即一個電周期內采樣36次，然后利用公式pk＝35/36*pk-1+pk/36對采樣功率作平滑濾波處理。

優選地，在本步驟s2)中，對先加后減或先減后加補償變量δx給予延時后記錄對應的電機功率p響應，確保電機功率p響應的精確度。進一步優選地，延時時間范圍為200-400ms；具體地，在本實施方式中，延時時間為300ms。

優選地，在本步驟s2)中，對上述步驟s1)中初始變量x進行跟蹤調節的步驟為：對先加后減或先減后加補償變量δx后對應的電機功率p進行對比，即進行p+和p-之間的對比，其中，當加補償變量+δx后對應的電機功率p+大于減補償變量-δx后對應的電機功率p-，取減補償變量-δx作為本輪的最終補償變量，初始變量x減補償變量-δx(即x-δx)作為本輪調節后的初始變量x；當加補償變量+δx后對應的電機功率p+小于減補償變量-δx后對應的電機功率p-，取加補償變量+δx作為本輪的最終補償變量，初始變量x加補償變量+δx(即x+δx)作為本輪調節后的初始變量x。

s3)返回執行下一輪的步驟s1)和步驟s2)；優選地，在本步驟s3)中，當執行下一輪的步驟s1)和步驟s2)時，根據本輪的初始變量x跟蹤調節情況確定下一輪的補償變量δx的加減順序，其中，當取減補償變量-δx作為本輪的最終補償變量，下一輪的初始變量x采用先減后加補償變量δx；當取加補償變量+δx作為本輪的最終補償變量，下一輪的初始變量x采用先加后減補償變量δx。

優選地，本發明實施方式的控制方法在電機處于穩態定速運行時執行，當電機進行動態調速時，本控制方法停止執行；具體優選地，在本實施方式中，在完成電機功率采樣計算后檢查判斷電機是否處于穩態定速運行，若是，開始本發明的最優效率跟蹤控制，若不是，繼續按設定的電角度進行電機功率采樣，具體可見圖1所示的步驟順序。

對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。