[發明專利]一種從旋轉位置矢量中提取連續的轉子位置信息的方法

在審

• 申請號: 201810949079.0
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN109039201A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 楊貴杰;蘇健勇;孟凡己;張平化
• 申請（專利權）人: 凡己科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/13
• 代理公司: 蘇州智品專利代理事務所(普通合伙) 32345
• 代理人: 王利斌

本發明公開了一種從旋轉位置矢量中提取連續的轉子位置信息的方法，包括以下步驟：步驟一、建立離散形式的矢量觀測器，通過該觀測器得出估計的轉子位置和轉速本發明通過對離散化的旋轉位置矢量進行Fourier諧波分析，發現可通過諧波去耦的方式從離散的旋轉位置矢量Η_αβ中提取連續的轉子位置信息，基于以上分析完成了矢量觀測器的建立，并通過仿真分析驗證了所提出觀測器的局部穩定性，而觀測器的全局穩定性由特征值決定，在實驗中通過改變特征值對所做分析進行了驗證，在實驗中實現了準確的轉子位置角度的估計和轉速的測量，具有良好的動態性能。

技術領域

本發明涉及三相感應電動機的驅動控制系統領域，具體是一種從旋轉位置矢量中提取連續的轉子位置信息的方法。

背景技術

三相感應電動機(Three-phase induction motor)是由定子繞組形成的旋轉磁場與轉子繞組中感應電流的磁場相互作用而產生電磁轉矩驅動轉子旋轉的交流電動機。屬于感應馬達的一種。近年來，隨著電力電子技術、微電子技術、計算機技術以及自動控制技術的飛速發展，三相感應電動機的調速技術也迅速發展，并日趨完善，大有取代用直流電動機調速的趨勢。在工業應用中，凡是能用直流電動機調速的場合，都能改用交流調速。由于感應電動機一般不帶換向器，能制成直流電動機達不到的大容量、高轉速、高電壓的調速系統，另外，對大部分不需調速的風機、泵類負載，采用交流調速后，可以大幅度節能，因而對感應電動機進行調速、節能的研究具有重要意義。三相感應電動機的驅動控制系統的設計離不開轉子位置角度及轉子速度的精確測量。電機內部裝有增量式編碼器，可實現低精度的轉子位置采樣和轉速測量，但是低精度的轉子位置角度和速度信息會極大影響驅動控制系統的運行性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通過諧波去耦的算法，從離散的旋轉位置矢量Η_αβ中提取連續的轉子位置信息的矢量跟蹤觀測器，實現了采用低分辨率轉子位置傳感器的三相感應電動機轉子位置角度的準確估計和轉速的精確測量的方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種從旋轉位置矢量中提取連續的轉子位置信息的方法，

包括以下步驟：

步驟一、建立離散形式的矢量觀測器，通過該觀測器得出估計的轉子位置和轉速

步驟二、根據估計的轉子位置和轉速利用基波矢量模型和諧波矢量模型來獲得基波矢量和諧波矢量估計值：

式中，和代表估計的基波矢量和諧波矢量；

通過諧波解耦計算得到輸入的基波矢量：

通過基波矢量叉積來獲得等效誤差ε：

當等效誤差ε收斂到零時，將獲得準確的轉子位置信息。

作為本發明進一步的方案：所述基波矢量模型和諧波矢量模型建立的方法包括以下步驟：

步驟1、將離散的二進制轉子位置信息轉化低精度正六邊形離散轉子位置矢量Η_αβ；

由歐拉公式可知，離散化的轉子位置矢量Η_αβ表示為：

H_αβ＝e^jθ＝cos(θ)+j sin(θ) (1-1)

步驟2、Fourier變換后旋轉位置矢量Η_αβ表示為：

其中：