[發(fā)明專利]一種基于IGSO優(yōu)化EKF的無傳感器永磁同步電機(jī)速度估計(jì)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810055781.2
• 申請日: 2018-01-20
• 公開（公告）號: CN108306567A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張相勝;田佳文;潘豐
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/24
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種基于IGSO優(yōu)化EKF的無傳感器永磁同步電機(jī)速度估計(jì)方法，其特征在于如下步驟，

(1)根據(jù)永磁同步電機(jī)中的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電流方程的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出dp坐標(biāo)系為永磁同步電機(jī)中的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，則電機(jī)在此旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型為：

定子電壓方程為：

其中：其中，v_d、v_q為d-q軸的電壓，i_d、i_q分別為d-q軸的電流；ω_r、r_s分別為電機(jī)轉(zhuǎn)速和定子電阻；λ_d和λ_q分別為d-q軸的磁鏈；L_d和L_q分別為轉(zhuǎn)子電感在d-p軸的等效分量；L_s為定子電感；λ_m為永磁體的磁鏈；

(2)采用磁場定向控制FOC系統(tǒng)，將永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)換為單獨(dú)激勵的等效直流電機(jī)；

(3)利用兩個(gè)霍爾傳感器采集電機(jī)定子電流信號i_a、i_b，利用三相電流失量和為零算出第三相定子電流信號i_c，利用電壓采樣電路采集驅(qū)動器直流母線電壓U_dc，并根據(jù)驅(qū)動器三相逆變器的開關(guān)函數(shù)計(jì)算出定子電壓U_s；

通過Clarke、park變換將三相靜止坐標(biāo)系下的定子電流i_a、i_b、i_c和定子電壓v_a、v_b、v_c轉(zhuǎn)換至兩相dq靜止坐標(biāo)系下的定子電流i_d、i_q和定子電壓v_d、v_q；其中i_d，i_q與待估算的電機(jī)轉(zhuǎn)速ω_r為EKF的狀態(tài)變量，定子電壓v_d、v_q為輸入變量，輸出變量為i_d、i_q，其具體公式如下：

永磁同步電機(jī)中的動態(tài)方程為：

根據(jù)上述方程，寫成狀態(tài)空間表達(dá)的形式：

上述方程的離散時(shí)間表示如下：

其中，在任意采樣時(shí)刻k，R_s為轉(zhuǎn)子電阻，p_n是微分算子，T_s為時(shí)間常數(shù)，J為轉(zhuǎn)動慣量，B為粘滯系數(shù)，L_d和L_q分別為轉(zhuǎn)子電感在d-p軸的等效分量；

(4)設(shè)計(jì)EKF的濾波器參數(shù)：初始狀態(tài)x(0)、初始狀態(tài)P(0)、協(xié)方差矩陣Q和協(xié)方差矩陣R；協(xié)方差矩陣Q反映了系統(tǒng)的不確定性和擾動，協(xié)方差矩陣R反映了由電流傳感器等引入的測量噪聲；通過迭代搜索方式獲得這些系數(shù)值，從而獲得最優(yōu)性能估計(jì)；

(5)EKF模塊所估計(jì)的d軸電流i_d、q軸電流i_q和轉(zhuǎn)速ω_r與實(shí)際值的平方誤差積分，進(jìn)行加權(quán)后作為目標(biāo)函數(shù)F，表達(dá)式為：

F＝w₁e₁+w₂e₂+w₃e₃ (19)

其中，w₁＝0.225，w₂＝0.3，w₃＝0.475。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傳感器永磁同步電機(jī)速度估計(jì)方法，其特征在于，設(shè)置x(0)＝[0 0 0]，P(0)＝diag[1 1 1]均為對角陣。