沈阳工程学院李兵获国家专利权
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龙图腾网获悉沈阳工程学院申请的专利一种内置式永磁直线同步电机无位置传感控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116208051B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310327375.8,技术领域涉及:H02P21/18;该发明授权一种内置式永磁直线同步电机无位置传感控制方法是由李兵;李媛媛;宋阳设计研发完成,并于2023-03-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种内置式永磁直线同步电机无位置传感控制方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种内置式永磁直线同步电机无位置传感控制方法,涉及电机控制技术领域。本发明利用输入输出反馈线性化自适应控制估计交直轴电感,并将此电感分别用于最大推力电流比控制中的交直轴电流给定值计算和磁链估测;另外,磁链估计运算中的积分项使得磁链与反电势的正交特性消失,导致无传感控制中电机位置估计误差,采用直流偏移误差补偿法构建基于直流偏移补偿的磁链估计器,估计电机磁链、位置、速度。最大推力电流比方法能够在同等推力条件下输出较小的电流,减小永磁直线同步电机的损耗,提高效率等级,对无位置传感控制系统的设计,改善了永磁同步直线电机控制系统的动态响应性能,提高电机位置跟踪精度,提高效率。
本发明授权一种内置式永磁直线同步电机无位置传感控制方法在权利要求书中公布了:1.一种内置式永磁直线同步电机无位置传感控制方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1:获取定子绕组的三相电流iA、iB、iC和三相电压uA、uB、uC; 步骤2:对三相电流和三相电压做Clark变换,得到电压、电流在两相静止坐标系的分量iα、iβ和uα、uβ; 步骤3:构建基于直流偏移补偿的α、β两相静止坐标系磁链估计器,估算α、β轴的磁链ψα、ψβ,并采用坐标转换将α、β轴的磁链ψα、ψβ转化为d、q轴磁链、; 所述步骤3具体包括: 步骤3.1:估计直流偏移误差量Δ为: ; 式中,α、β轴的反电势分量为εα=uα-rs·iα、εβ=uβ-rs·iβ,rs为初级电枢绕组电阻,ψs为直线电机初级磁链; 步骤3.2:通过PI控制调整磁链补偿量ΔΨ为: ; 式中,kp、ki为比例积分控制器PI中的比例、积分系数; 步骤3.3:通过磁链估计器估计磁链ψα、ψβ: ,; 步骤3.4:利用反正切函数确定初级磁链相位θs: ; 步骤3.5:计算d、q轴磁链的估计值与位置角: ,,; 式中,θs为相位,ψf为永磁体磁链,|ψs|为初级磁链幅值,ψα和ψβ为α、β轴输出磁链的估计值,、为d、q轴的电感估计值; 步骤4:构建自适应输入输出反馈线性化电感估计器,估计电感Ld与Lq,设计输入输出反馈线性化控制输入γ1、γ2和估算、; 所述步骤4具体为: 选取d、q轴的磁链ψd、ψq和电角速度ωre作为状态变量,即:X=[x1x2x3]T=[ψdψqωre]T,同样选取磁链ψd、ψq作为输出变量,即:Y=[y1y2]T=[ψdψq]T、选取输入变量为U=[u1u2]T=[uduq]T;内置式永磁直线同步电机输入输出仿射非线性系统为: ; 式中,;; 式中,τ为极距;M为电机运动部分质量;FL为负载;B为粘滞摩擦系数;id、iq为d、q轴电流; 设计控制输入为U: ; 式中,; 设计输入输出反馈线性化控制输入γ1、γ2为: ; ; 设计磁链误差变量e1、e2为磁链估计值、与磁链给定值、的差:、,求导为: ; 将控制输入γ1、γ2代入磁链误差中,得: ; 经过输入输出反馈线性化方法后,原非线性系统转化为线性化系统,通过设计控制律、选择正常数α1、α2使系统磁链误差收敛到零; 所述自适应输入输出反馈线性化电感估计器估算、的具体过程为: 将dq轴电感误差L1、L2选取为与,磁链误差状态为 ; 式中,,,,; 选取Lyapunov函数为: ; 式中,Γ=diag[β1,β2]为对角矩阵,β1和β2为正增益; 设计自适应律为: ; 若α1与α2选取为正常数,β1与β2为系数,使得; 步骤5:构建最大推力电流比控制器,计算dq轴电流值给定值i*d、i*q; 步骤6:计算磁链的给定值Ψ*d、Ψ*q: ; 步骤7:计算dq轴电压给定值V*d、V*q: ;式中,、为d、q轴的电流给定值;为电角速度估计值; 步骤8:通过坐标转换法将dq轴电压转换为ABC三相电压信号uA、uB、uC驱动逆变器工作;完成内置式永磁直线同步电机无位置传感控制方法。
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