[發明專利]基于永磁電機諧波反電勢的轉子位置計算方法

有效

• 申請號: 201710851734.4
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107612436B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 黃進;王彤;郁明非;陳嘉豪;葉明;侯招文;劉赫;趙力航
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02P6/182
• 分類號: H02P6/182
• 代理公司: 33200 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林松海<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開一種基于永磁電機諧波反電勢的轉子位置計算方法。首先對5、7次諧波反電勢進行標幺化處理；然后，通過對標幺化諧波反電勢進行和差化積處理，得到含有轉子位置正余弦作為因數的變量；接著，利用積化和差、三倍角公式構造解調參考波，對提取得到的諧波反電勢進行變換，得到幅值恒定的轉子位置的正弦與余弦值，從而解調出轉子位置的正余弦值；最后，利用反正切運算，通過正弦與余弦值得到轉子位置信息，從而得到轉子位置。本發明可以規避基于基波反電勢計算諧波轉子位置計算方法中對電機參數敏感性，可以得到魯棒性更強的無傳感器算法，便于及時獲悉轉子實時所處位置并對轉子位置進行調整，從而保證永磁電機處于高效的工作狀態。

技術領域

本發明公開一種轉子位置計算方法，特別涉及一種基于永磁電機諧波反電勢的轉子位置的計算方法，屬于永磁電機無傳感器算法領域。

背景技術

近20年，永磁電機的無傳感器算法得到了廣泛的應用。在很多應用場合下，無傳感器控制策略是必不可少的。有的場合受限于空間或重量的限制，不能安裝旋轉位置傳感器。而諸如風電等大型永磁電機應用的場合，更是無法在其軸上安裝旋轉位置編碼器。不過，無傳感器控制技術應用的最大優勢在于降低成本。在一般永磁電機的應用場合，旋轉位置傳感器往往是設備成本中比重很大的一部分，因此，省去此類傳感器無疑可以大大提高永磁電機驅動系統的經濟性。

通過電機電壓、電流及反電勢等變量計算永磁電機轉子位置的方法是永磁電機無位置傳感器算法的基礎。傳統的無傳感器方法均是基于基波反電勢或基波磁鏈來計算轉子位置角度。一般使用在固定坐標系下或者觀測旋轉坐標系下得到的轉子磁鏈或者反電勢的正交分量，通過反正切函數直接得到轉子位置角度。但是由于這種方法基于基波模型，而電機為了正常工作必須有基波電流，所以不可避免地會受到電機定子參數，如定子電阻與電樞電感的影響。這就對轉子位置提取的精度產生了負面影響。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種基于永磁電機諧波反電勢的轉子位置計算方法，可以不必通過基波反電勢或基波磁鏈來獲得轉子位置信息。

一種基于永磁電機諧波反電勢的轉子位置計算方法，步驟如下：

(1)對諧波反電勢進行標幺化處理；

(2)通過對標幺化諧波反電勢進行和差化積得到含有轉子位置正余弦作為因數的變量；

(3)構造解調參考波；

(4)從步驟(2)所得變量中，使用步驟(3)構造的解調參考波解調出幅值恒定的轉子位置正余弦信息；

(5)利用轉子位置正余弦信息得到轉子位置。

所述步驟(1)包括如下步驟：

(1A)對如式(1)所示的α-β坐標系下的5次諧波反電勢7次諧波反電勢進行標幺化處理，得到如式(2)、式(3)的標幺制5、7次諧波反電勢：

其中，分別表示在α方向、β方向的分量，分別表示在α方向、β方向的分量，分別表示5、7次諧波反電勢標幺化后的結果，ω_r表示轉子角速度，θ_r表示轉子所處位置，λ₅、λ₇分別表示五次諧波、七次諧波產生的磁鏈大小。

所述步驟(2)包括如下步驟：

(2A)使用和差化積公式，對5、7次諧波反電勢，即式(2)、式(3)做如下運算：

所述步驟(3)包括如下步驟：