[發明專利]提高永磁同步電機無位置傳感器估算轉子位置精度的方法

在審

• 申請號: 201410561647.1
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN104300848A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 趙鵬飛
• 申請（專利權）人: 四川長虹電器股份有限公司
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 吳中偉

技術領域

本發明涉及永磁同步電機的控制技術，具體來說，是涉及一種提高永磁同步電機無位置傳感器估算轉子位置精度的方法，適用于對永磁同步電機轉子位置信息檢測。?

背景技術

在對永磁同步電機控制時，需要時刻檢測轉子位置和電流信息。其中轉子位置是影響電機轉矩和電感參數的關鍵值，因此如何實時并且精確的檢測轉子位置信息是控制中的一個難點。現如今，無位置傳感器算法已經漸臻成熟，其中包括假定旋轉坐標法、模型參考自適應系統辨識算法、擴展卡爾曼濾波和磁鏈觀測等基于反電勢積分的方法，以及高頻信號注入法等基于轉子凸極效應的算法。由于基于積分法的永磁同步電機無位置傳感器調速系統具有控制方法簡單，電壓脈動小，抗擾動能力強等特點越來越受到國內外重視。?

然而，在實際的控制系統中，積分環節的引入會將系統的直流偏差無限放大，傳統積分方法下基于轉子磁鏈估計和鎖相環無位置傳感器算法如圖1所示；利用積分法實現永磁同步電機無位置傳感器估算方法，由于積分環節的累加效應，將導致估算的轉子位置存在較大的偏差但積分環節的引入必然會導致系統誤差的疊加，從而影響系統的控制精度和穩定性。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提出一種提高永磁同步電機無位置傳感器估算轉子位置精度的方法，解決傳統積分法的永磁同步電機無位置傳感器算法估計轉子位置精度低，影響系統的控制精度和穩定性的問題。?

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：?

提高永磁同步電機無位置傳感器估算轉子位置精度的方法，包括以下步驟：?

a.理論推導基于轉子磁鏈估計和鎖相環無位置傳感器算法中轉子磁鏈估計表達式，并將表達式中對時間的積分轉化為對轉子位置的積分；?

b.將作用于定子磁鏈部分的純積分環節更改為低通濾波環節；?

c.設計高通濾波器環節作用于定子磁鏈與轉子磁鏈間的耦合磁鏈，使其與低通濾波器的超前角度相對應；?

d.利用后項差分離散化計算得出兩相靜止坐標下轉子磁鏈；?

e.將轉子磁鏈作為鎖相環的輸入，經鎖相環輸出估算的轉子位置和速度；?

f.對鎖相環輸出估算的轉子位置進行角度補償得到轉子的實際位置。?

具體的，步驟a中，所述將表達式中對時間的積分轉化為對轉子位置的積分是指將定子?磁鏈表達式中反電勢對時間的積分轉化為反電勢對轉子位置的積分。?

具體的，步驟f中，所述轉子的實際位置＝估算的轉子位置-45°。?

本發明的有益效果是：?

1.可以有效的避免基于轉子磁鏈和鎖相環的永磁同步電機無位置傳感器估算方法中積分環節所產生的累加誤差，從而提高轉子位置估算精度；?

2.該方法理論推導過程簡單，且實現了轉子磁鏈與定子磁鏈間的解耦；?

3.根據實際工程應用中永磁同步電機無位置傳感器估算方法的不同，該方法能夠適應各種積分方案以實現永磁同步電機轉子位置估算。?

附圖說明

圖1為傳統積分方法下基于轉子磁鏈估計和鎖相環無位置傳感器算法圖；?

圖2為本發明中積分方法下基于轉子磁鏈估計和鎖相環無位置傳感器算法圖；?

圖中2中，1＇為高通濾波器，2＇為低通濾波器，3＇鎖相環輸出角度補償。?

具體實施方式

本發明實現了基于轉子磁鏈和鎖相環的永磁同步電機無位置傳感器估算方法中積分環節不穩定情況下的位置估計處理方法。通過使用低通濾波器代替積分器作用于定子磁鏈部分，從而消除純積分環節引入的系統累加誤差。將定子磁鏈表達式中對時間的積分轉化為對轉子位置的積分，根據轉子磁鏈與定子磁鏈的關系，利用后項差分離散化計算得出兩相靜止坐標下轉子磁鏈。?

下面結合附圖2對本發明的方案作進一步的描述：?

1.將低通濾波環節作用于定子磁鏈部分。由于純積分不穩定，因此使用w₀/(s+w₀)代替1/s。但是濾波器必然會帶來相移，影響轉子位置估計結果。此時由于w＝w₀，因此幅頻特性衰減-3分貝，也就是輸出幅值＝0.707*輸入幅值；相頻特性移動-45°，而純積分相頻特性移動-90°，這樣相當于相頻超前實際45°。總結起來就是，在理論的基礎上，幅值變為0.707倍，相移超前45°。?

2.將定子磁鏈表達式中對時間的積分轉化為對轉子位置的積分，這使得低通濾波環節的表達式變形為1/(s+w₀)。?