[發明專利]一種基于脈振高頻信號注入的低速區域轉子位置估計方法

在審

• 申請號: 201711192859.7
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107834929A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 李明明;遲長春;楊鑫;耿晉中
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/04
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司31227
• 代理人: 胡永宏

技術領域

本發明涉及電機控制領域，具體涉及一種基于脈振高頻信號注入的低速區域轉子位置估計方法。

背景技術

目前針對永磁同步電機低速區域的無位置傳感器控制，通常采用高頻信號注入的方法，該方法主要利用電機凸極性能夠產生定子電感變化的特點，獲取位置與轉速信息。

現有脈振高頻電流注入法檢測SPMSM的轉子位置，在估計的同步旋轉坐標系直軸上注入高頻正弦電流，通過檢測交軸電流環PI調節器的輸出電壓量，獲得含有轉子位置估計誤差的信號，對此進行適當的信號處理得到估計轉子位置角。

現有脈振高頻電流技術采用了帶通濾波器和比例諧振調節器進行信號處理，帶來的延時問題，無法避免延時對系統造成的影響。

現有脈振高頻電流需要估計一個同步旋轉坐標系，使估計的同步旋轉坐標系去逼近實際的同步旋轉坐標系，使得轉子位置誤差收斂于零，但這樣的響應時間較長，從而影響動態輸出和轉速跟隨的快速性。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種基于脈振高頻信號注入的低速區域轉子位置估計方法。采用一種脈振高頻電流信號與兩相靜止αβ坐標系的結合方法，省去了帶通濾波器，不需要去估計同步旋轉坐標系，不僅可以節省估計響應時間，而且具有良好動態響應輸出和轉速跟隨的快速性。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于脈振高頻信號注入的低速區域轉子位置估計方法，包括以下步驟：

S1：將脈振高頻電流信號與兩相靜止αβ坐標系相結合得到高頻同步旋轉電流；

S2：所述高頻同步旋轉電流信號反饋給系統，形成d軸和q軸的閉環控制電流，經過比例積分調節，Park逆變換得到高頻響應電壓信號；

S3：選取所述高頻響應電壓信號作為轉子信息,對所述轉子信息經過低通濾波器解調,經過比例環節得到轉子角速度，對所述轉子角速度進行積分從而得到轉子位置。

進一步的，所述步驟S1進一步包括步驟：

S11：采集電機任意兩相電流i_Α和i_B經過Clark變換得到兩相靜止電流i_α和i_β；

S12：在所述兩相靜止αβ坐標系的α軸注入給定頻率和幅值的脈振高頻電流信號i_αh，β軸注入為零；

所述α軸和β軸注入公式為

I_mh為幅值，w_h為頻率，t為時間；

S13：所述的脈振高頻電流信號i_αh和所述的兩相靜止電流i_α和i_β共同作用經過Park變換得到高頻同步旋轉電流i_dh和i_qh；

進一步的，所述步驟S2進一步包括步驟：

S21：將所述高頻同步旋轉電流i_dh和i_qh信號反饋給系統，形成d軸和q軸的閉環控制電流i_d和i_q；

S22：所述的閉環控制電流i_d和i_q，經過比例積分調節器得到電壓信號u_d和u_q，再經過Park逆變換得到所述兩相靜止αβ坐標系的αβ軸的高頻響應電壓信號u_αh和u_βh。

進一步的，所述高頻響應電壓信號u_αh和u_βh均含有轉子位置信息，選取高頻響應電壓信號u_αh或u_βh作為轉子位置信息的解調。

進一步的，選用所述高頻響應電壓信號u_βh作為轉子位置信息的解調，將u_βh與cos(w_ht)相乘后送入低通濾波器，得到所需要的轉子位置信息，即將其經過比例環節得到轉子角速度，再對估計轉子角速度進行積分從而得到估計轉子位置。