[發(fā)明專利]一種永磁同步電機(jī)低速無傳感器控制方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510470981.0
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN105024615A
• 公開（公告）日: 2015-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃智宇;夏天駿;喬旭日;孫昌波
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種永磁同步電機(jī)低速無傳感器控制方法及裝置。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)在低速甚至零速階段，反電動勢會變得特別小或?yàn)榱愣灰讬z測，使得利用反電動勢估計(jì)轉(zhuǎn)子位置的無傳感器控制方法的估算誤差很大甚至無法估計(jì)，這些方法包括反電動勢估算法、磁鏈估算法、模型參考自適應(yīng)發(fā)法、卡爾曼濾波器估算法和擴(kuò)展卡爾曼濾波器估算法等；而高頻信號注入法是依靠電機(jī)本身的凸極性來檢測轉(zhuǎn)子位置，與電機(jī)本身參數(shù)無關(guān)，不依靠檢測到的反電動勢，也就不依靠電機(jī)的轉(zhuǎn)速，所以可以將這種估計(jì)轉(zhuǎn)子位置的無傳感器方法利用在低速階段。

常用的高頻信號注入法又可分為脈振高頻信號注入法和旋轉(zhuǎn)高頻信號注入法兩種形式，其中脈振高頻信號注入法具有結(jié)構(gòu)簡單，無需對轉(zhuǎn)子估算角度進(jìn)行補(bǔ)償，精度高，性能好等優(yōu)點(diǎn)；然而從實(shí)現(xiàn)的角度來說，采用高頻旋轉(zhuǎn)信號注入法的轉(zhuǎn)子位置檢測系統(tǒng)自成一體，更容易實(shí)現(xiàn)，因此旋轉(zhuǎn)高頻信號注入法更適用于實(shí)際應(yīng)用；但高頻旋轉(zhuǎn)信號注入法需要通過濾波器，這會造成一定的相位滯后，使得轉(zhuǎn)子位置的估算結(jié)果產(chǎn)生誤差。因此對通過濾波器產(chǎn)生的相位延遲進(jìn)行補(bǔ)償使得轉(zhuǎn)子位置估算精度有效提高是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種永磁同步電機(jī)低速無傳感器控制方法及裝置，該方法采用傳統(tǒng)的高頻旋轉(zhuǎn)信號注入法，并在其基礎(chǔ)上對信號通過濾波器所產(chǎn)生的相位滯后進(jìn)行補(bǔ)償，提高估算精度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種永磁同步電機(jī)低速無傳感器控制裝置，包括高頻電壓信號生成單元(100)、相位信號處理單元(101)、轉(zhuǎn)速控制單元(102)、一號電流控制單元(103)、二號電流控制單元(104)、PARK逆變換單元(105)、SVPWM單元(106)、電壓源逆變器單元(107)、永磁同步電機(jī)(108)、一號低通濾波器單元(109)、二號低通濾波器單元(110)、PARK變換單元(111)、CLARKE變換單元(112)，位置跟蹤觀測器單元(113)、同軸高通濾波器單元(114)、一號帶通濾波器單元(115)、二號帶通濾波器單元(116)、一號電流計(jì)算單元(117)、二號電流計(jì)算單元(118)；其中：

轉(zhuǎn)速給定指令信號D1和轉(zhuǎn)速估計(jì)值E1經(jīng)過轉(zhuǎn)速控制單元(102)后，輸出q軸給定電流信號G1，G1和q軸定子電流分量R1通過二號電流控制單元(104)后，輸出q軸給定電壓信號給定值I1；d軸給定電流信號X1和d軸定子電流信號F1通過一號電流控制單元(103)得到d軸給定電壓信號值H1；

兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電壓信號給定值H1和q軸電壓信號給定值I1通過PARK逆變換單元(105)得到兩相靜止坐標(biāo)系下α軸電壓信號值J1和兩相靜止坐標(biāo)系下β軸電壓信號值K1；最終注入的α軸旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號B1和最終注入的β軸旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號C1分別疊加在α軸電壓信號J1和β軸電壓信號K1上；

兩相靜止坐標(biāo)系下α軸和β軸值J1、K1通過SVPWM單元(106)后，輸出逆變器所需的開關(guān)信號L1，開關(guān)信號L1通過電壓源逆變器單元(107)后，得到三相靜止坐標(biāo)系下給定電壓并驅(qū)動永磁同步電機(jī)(108)工作；

通過對永磁同步電機(jī)(108)的定子電流進(jìn)行檢測得到三相靜止坐標(biāo)系下的電流值M1，M1通過CLARKE變換單元(112)進(jìn)行坐標(biāo)變換得到兩相靜止坐標(biāo)系下的α軸電流和β軸電流N1和O1，再接著通過PARK變換單元(111)得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電流和q軸電流的值P1和Q1，兩相坐標(biāo)系下d軸電流值P1和q軸電流值Q1分別通過一號低通濾波器單元(109)和二號低通濾波器單元(110)濾去高頻信號后分別作為d軸電流反饋信號F1和q軸電流反饋信號R1輸入到一號電流控制單元(103)和二號電流控制單元(104)完成閉環(huán)控制；

兩相靜止坐標(biāo)系下α軸電流N1和β軸電流O1還分別經(jīng)過一號帶通濾波器單元(115)和二號帶通濾波器單元(116)濾去基頻電流、低頻的諧波電流和PWM開關(guān)信號得到α軸高頻載波電流S1和β軸高頻載波電流T1，高頻載波電流S1和T1通過同軸高通濾波器單元(114)濾去正序分量后，輸出高頻載波電流負(fù)序分量U1，U1再經(jīng)過位置跟中觀測單元(113)得到估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁極位置估計(jì)值Y1，Y1再經(jīng)過計(jì)算得到電機(jī)轉(zhuǎn)速估計(jì)值E1，轉(zhuǎn)子磁極位置估計(jì)值Y1將輸入到PARK變換單元(111)和PARK逆變換單元(105)，為坐標(biāo)變換提供轉(zhuǎn)子位置角度信息，而電機(jī)轉(zhuǎn)速估計(jì)值E1將作為轉(zhuǎn)速反饋信號輸入到轉(zhuǎn)速控制單元(102)完成閉環(huán)控制；