[發(fā)明專利]一種提高永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710012113.7
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106788071B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉兵;周波;倪天恒
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/24;H02P25/022
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

本發(fā)明公開了一種提高永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度的方法，該方法在利用脈振高頻電壓注入法實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)的基礎(chǔ)上，對所提取的位置估計(jì)誤差函數(shù)進(jìn)行處理，消除其中由于電機(jī)參數(shù)不對稱所引入的2次諧波成分，得到處理后的位置估計(jì)誤差函數(shù)，然后建立鎖相環(huán)將其調(diào)整到0，得到估計(jì)轉(zhuǎn)子速度和估計(jì)轉(zhuǎn)子位置。該方法能有效抑制由電機(jī)參數(shù)不對稱引起的位置估計(jì)2次諧波誤差，提高無位置傳感器控制系統(tǒng)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，特別是一種提高永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度的方法。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)憑借其體積小、重量輕、功率因素高以及控制性能優(yōu)越等特點(diǎn)得到了廣泛的工業(yè)應(yīng)用。轉(zhuǎn)子位置是永磁同步電機(jī)實(shí)現(xiàn)矢量控制時(shí)不可或缺的信息，光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等機(jī)械式位置傳感器增加了控制系統(tǒng)的體積、重量和成本，因此永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制技術(shù)得到了廣泛關(guān)注。其中，脈振高頻電壓注入法實(shí)現(xiàn)簡單、魯棒性好，且適用于零、低速場合，因此吸引力大批學(xué)者對其展開研究。

轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度是考量一個(gè)無位置控制系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。當(dāng)電機(jī)三相電阻或電感不對稱時(shí)，采用脈振高頻電壓注入法得到的估計(jì)轉(zhuǎn)子位置存在2次諧波誤差。該諧波誤差的存在降低了轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度，同時(shí)也限制了無位置傳感器控制性能的提升，因此有必要對其進(jìn)行消除。P.L.Xu and Z.Q.Zhu,“Carrier signal injection-basedsensorless control for permanent-magnet synchronous machine drivesconsidering machine parameter asymmetry,”IEEE Trans.Ind.Electron.,vol.63,no.5,pp.2813-2824,May.2016.提出一種基于雙重信號注入的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)誤差2次諧波抑制方法，在直軸注入兩個(gè)不同頻率的信號，并且保證兩個(gè)注入信號的幅值與頻率比一致。對其中一個(gè)信號進(jìn)行調(diào)制，得到與電機(jī)參數(shù)不對稱相關(guān)的偏差量，用它來補(bǔ)償另一個(gè)信號調(diào)制過程中的位置估計(jì)誤差信息，該方法有效抑制了估計(jì)位置中的2次諧波分量，但由于需要注入兩個(gè)不同頻率的信號，這明顯增加了系統(tǒng)的運(yùn)算負(fù)擔(dān)和復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種提高永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度的方法，能有效抑制估計(jì)轉(zhuǎn)子位置中的2次諧波誤差，提高轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明提出的一種提高永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度的方法，包括以下步驟：

步驟A、采用脈振高頻電壓注入法獲取位置估計(jì)誤差信息；

步驟B、對所提取的位置估計(jì)誤差信息進(jìn)行調(diào)制，先得到補(bǔ)償信息，將位置估計(jì)誤差信息與補(bǔ)償信息作差，得到處理后的位置估計(jì)誤差信息；

步驟C、建立鎖相環(huán)，將處理后的位置估計(jì)誤差信息調(diào)整到0，得到估計(jì)轉(zhuǎn)子速度和估計(jì)轉(zhuǎn)子位置；

步驟D、根據(jù)估計(jì)d軸和q軸的電流給定值與電流響應(yīng)，得到估計(jì)d軸和q軸電壓；

步驟E、重復(fù)步驟A至步驟D，直到電機(jī)停止運(yùn)行。

作為本發(fā)明所述的一種提高永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)精度的方法進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述步驟A具體如下：

步驟A.1、在估計(jì)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d軸注入高頻余弦電壓U_h cos(ω_ht)，其中，U_h為在d軸注入高頻電壓的幅值，ω_h為在d軸注入高頻電壓的頻率，t表示當(dāng)前時(shí)刻；

步驟A.2、對估計(jì)d軸電壓和估計(jì)q軸電壓進(jìn)行派克逆變換，得到兩相靜止α-β坐標(biāo)系下的電壓u_α和u_β，再采用空間矢量脈寬調(diào)制得到三相逆變器的六路開關(guān)信號，驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)；