[發明專利]一種用于永磁無刷直流電機角加速度估計的方法

無效

• 申請號: 201210080884.7
• 申請日: 2012-03-23
• 公開（公告）號: CN102624303A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 郭鴻浩;周波;許恩利;劉穎;孫鑒非
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

1.一種用于永磁無刷直流電機角加速度估計的方法，其特征在于：其是利用無刷直流電機反電勢中包含的位置信息估算電機的角加速度，包括以下步驟：

(1)根據αβ坐標系下無刷直流電機的狀態空間方程建立滑模狀態觀測器，對無刷直流電機反電勢在αβ坐標系下的兩個分量e_α、e_β進行觀測，得到反電勢觀測值

(2)將觀測到的反電勢值通過帶通濾波器進行濾波，濾除反電勢觀測值的直流偏置和5次及以上奇數頻次的高頻分量，得到反電勢觀測值的濾波值

(3)采用如下公式，對反電勢觀測值的濾波值進行歸一化處理：

e^α*=e^α′e^α′2+e^β′2,]]>e^β*=e^β′e^α′2+e^β′2;]]>

(4)根據無刷直流電機的運動學方程，建立擴展卡爾曼濾波器，從反電勢的歸一化值中提取位置信息，繼而通過估算得到角加速度值。

2.如權利要求1所述的一種用于永磁無刷直流電機角加速度估計的方法，其特征在于：所述步驟(2)中，帶通濾波器為中心角頻率可變的二階帶通濾波器，其中心角頻率等于電機的電角速度，其傳遞函數為：

B(s)=sω0/Qs2+sω0/Q+ω02;]]>

其中，B(s)表示帶通濾波器的拉普拉斯變換形式；s為拉普拉斯算子；Q為特征品質因素；ω₀為中心角頻率。

3.如權利要求1所述的一種用于永磁無刷直流電機角加速度估計的方法，其特征在于：所述步驟(4)中，擴展卡爾曼濾波器算法在構建系統數學模型時，以電磁轉矩T_e的導數作為輸入，以反電勢基頻分量的歸一化值作為輸出，電機轉子機械角度θ、機械角速度ω、角加速度a作為狀態變量進行構建，構建的系統離散化的狀態空間方程和輸出方程如下式所示：

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)+v(k)

y(k)＝h(x(k))+w(k)

其中，A=1Ts001Ts001]]>為系數矩陣；B=00Ts]]>為輸入矩陣；y(k)=h(x(k))=-sin(pθ(k))cos(pθ(k))]]>為輸出變量，即p為電機極對數；x＝[θ?ω?a]^T為狀態變量；為輸入變量；J為轉子轉動慣量；T_s為采樣時間；v(k)為系統噪聲矩陣，包含離散化處理時產生的量化誤差和模型參數的不確定性引起的誤差，其協方差陣為Q；w(k)為測量噪聲矩陣，包含離散化處理時產生的量化誤差和未徹底濾除的反電勢非基頻分量，其協方差陣為R。