[發明專利]一種隨機頻率高頻方波電壓注入的永磁同步電機轉子位置觀測器

在審

• 申請號: 201710249453.1
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN106849804A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 王高林;楊雷;趙楠楠;張國強;徐殿國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 岳昕

1.一種隨機頻率高頻方波電壓注入的永磁同步電機轉子位置觀測器，其特征在于，所述觀測器包括隨機頻率信號發生器、包絡提取裝置和一個正交鎖相環；

隨機頻率信號發生器，用于產生隨機頻率注入信號v_inj和隨機頻率解調信號v_dem，所述隨機頻率注入信號v_inj和隨機頻率解調信號v_dem頻率相同且相位正交；隨機頻率注入信號v_inj輸入至永磁同步電機矢量控制器的估計d軸中；隨機頻率解調信號v_dem輸入至包絡提取裝置；

永磁同步電機矢量控制器輸出的α軸高頻電流和β軸高頻電流分別輸入至包絡提取裝置；

包絡提取裝置，用于根據隨機頻率解調信號v_dem，提取α軸高頻電流i_αh和β軸高頻電流i_βh的包絡線，獲得α軸高頻電流包絡信號i_α,pu和β軸高頻電流包絡信號i_β,pu；

正交鎖相環，用于根據α軸高頻電流包絡信號i_α,pu和β軸高頻電流包絡信號i_β,pu，估計出轉子的位置。

2.根據權利要求1所述的一種隨機頻率高頻方波電壓注入的永磁同步電機轉子位置觀測器，其特征在于，所述隨機頻率信號發生器包括兩個固定頻率信號發生單元和一個隨機選擇單元；

第一固定頻率信號發生單元，用于產生一個注入方波信號v_inj1和一個解調方波信號v_dem1，所述注入方波信號v_inj1和解調方波信號v_dem1頻率相同且相位正交；

所述第二固定頻率信號發生單元，用于產生一個注入方波信號v_inj2和一個解調方波信號v_dem2，注入方波信號v_inj2和解調方波信號v_dem2頻率相同且相位正交；

兩個固定頻率信號發生單元產生的方波信號頻率不同；

所述隨機選擇單元在每一個信號周期對兩個固定頻率信號發生單元隨機選擇一次，選擇的固定頻率信號發生單元產生的注入方波信號和解調方波信號分別作為隨機頻率注入信號v_inj和隨機頻率解調信號v_dem輸出。

3.根據權利要求1或2所述的一種隨機頻率高頻方波電壓注入的永磁同步電機轉子位置觀測器，其特征在于，所述包絡提取裝置包括一個雙周期滯后單元、第一乘法器、第二乘法器、第一一階低通濾波器、第二一階低通濾波器、第一除法單元、第二除法單元和一個計算單元；

隨機頻率解調信號v_dem輸入至雙周期滯后單元，雙周期滯后單元的輸出同時輸入至第一乘法器和第二乘法器；

所述第一乘法器將α軸高頻電流i_αh與雙周期滯后單元的輸出相乘后，輸入至第一一階低通濾波器進行濾波；

所述第二乘法器將β軸高頻電流i_βh與雙周期滯后單元的輸出相乘后，輸入至第二一階低通濾波器進行濾波；

所述第一一階低通濾波器將輸出的濾波信號分別輸入至第一除法器和計算單元；

所述第二一階低通濾波器將輸出的波信號分別輸入至第一除法器和計算單元；

所述計算單元將第一一階低通濾波器的輸出和第二一階低通濾波器的輸出分別作為輸入a和輸入b，計算單元的輸出分別輸入至第一除法器和第二除法器；

第一除法器將第一一階低通濾波器的輸出作為被除數，將計算單元的輸出作為除數，輸出α軸高頻電流包絡信號i_α,pu；

第二除法器將第二一階低通濾波器的輸出作為被除數，將計算單元的輸出作為除數，輸出β軸高頻電流包絡信號i_β,pu。

4.根據權利要求3所述的一種隨機頻率高頻方波電壓注入的永磁同步電機轉子位置觀測器，其特征在于，所述正交鎖相環包括第三乘法器、第四乘法器、一個減法器、一個比例積分單元、一個積分單元、一個正弦函數計算單元和一個余弦函數計算單元；

第三乘法器將α軸高頻電流包絡信號i_α,pu與正弦函數計算單元的輸出相乘后，輸入至減法器的減數端；

第四乘法器將β軸高頻電流包絡信號i_β,pu與余弦函數計算單元的輸出相乘后，輸入至減法器的被減數端；

所述減法器輸出誤差信號ε，并將該誤差信號ε輸入至比例積分單元；

所述比例積分單元輸出估計轉速并將該估計轉速輸入至積分器；

所述積分器輸出估計位置并將該估計位置同時輸入至正弦函數計算單元和余弦函數計算單元，該估計位置為正交鎖相環估計出的轉子的位置。