[發明專利]一種永磁同步電機反電動勢觀測方法

有效

• 申請號: 201910376079.0
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110112965B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 郭磊磊;金楠;秦世耀;王瑞明;代林旺;羅魁;曹玲芝;李琰琰;武潔;吳振軍;竇智峰
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院;中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: H02P6/182
• 分類號: H02P6/182
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張彬

本發明提出一種永磁同步電機反電動勢觀測方法，其步驟為：首先采樣計算得到電機定子電壓和定子電流均在靜止坐標系下的電壓分量和電流分量；其次，根據電壓分量和電流分量計算得到估計的定子電流及高頻滑模信號；再將高頻滑模信號分別經過兩次低通濾波得到估計的實際轉子位置角及電機的反電動勢幅值；最后，根據估計的實際轉子位置角和電機的反電動勢幅值計算得到估計的電機反電動勢。本發明采用雙低通濾波器法，根據第二個低通濾波器對反電動勢相位和幅值的影響補償由第一個低通濾波器引起的反電動勢相位延遲和幅值衰減問題，能夠實現反電動勢的準確觀測，本發明無需使用電機的轉速信息，能夠提高電機反電動勢的觀測精度，提高電機的動態性能。

技術領域

本發明涉及電力電子領域，特別是指一種永磁同步電機反電動勢觀測方法。

背景技術

近年來，隨著能源危機的不斷加劇，光伏發電技術、風力發電技術和新能源電動汽車技術都得到了蓬勃發展。永磁同步電機因具有功率密度大、效率高等諸多優點，在風力發電系統和新能源電動汽車驅動系統中得到了廣泛應用。然而，在運行環境較惡劣，振動、潮濕、低溫等環境因素下，往往會導致速度傳感器出現斷線、脈沖信號丟失等故障，進而導致控制系統運行失敗。因此，為了提高永磁同步電機控制系統的運行可靠性，無速度傳感器控制技術在近年來得到廣泛研究。在傳統的基于二階滑模觀測器的永磁同步電機無速度傳感器控制中，常采用計算的方法得到電機的反電動勢，且計算過程中需要使用到電機的轉速信息，但在電機的無速度傳感器控制中，估算的電機轉速常常帶有一定的轉速誤差，從而造成計算所得的電機反電動勢中也不可避免的具有誤差。

目前已存在永磁同步電機的無速度傳感器控制技術的方法，比如，申請號為201610631269.9，發明名稱為一種基于滑模觀測器的無速度傳感器控制方法，提出了采用低通濾波器觀測反電動勢及補償電機相移角度的方法，并且實現了電機的無速度傳感器控制，但是該方法只對產生的角度相移進行了補償，獲得了準確的電機角度，而沒有考慮對電機反電動勢幅值造成的衰減進行補償。因此，控制系統中使用的電機反電動勢存在誤差。文獻[壓縮機用內置式永磁同步電機無位置傳感器控制[J].電工技術學報，2013，28(5)：182-187]提出了一種采用低通濾波器串聯的方式來實時獲得反電動勢信息，對低通濾波器引起的相移進行補償獲得準確的電機角度的方法，從而實現電機的無速度傳感器控制。然而該方法僅僅對角度進行了相移補償，沒有考慮到濾波器對電機反電動勢幅值造成的衰減。文獻[王高林,楊榮峰,于泳等.內置式永磁同步電機無位置傳感器控制[J].中國電機工程學報，2010，30(30)：93-98.]提出了基于二階滑模觀測器的永磁同步電機無速度傳感器控制方法，該方法僅對反電動勢的相位延遲進行了補償，且補償算法需要使用估計的轉速。在電機的無速度傳感器控制中，估算的電機轉速常常帶有一定的轉速誤差，從而造成計算所得的電機反電動勢中不可避免的具有較大的誤差。

發明內容

針對現有的永磁同步電機的反電動勢的計算方法存在未補償反電動勢的幅值造成電機反電動勢的誤差較大的技術問題，本發明提出了一種永磁同步電機反電動勢觀測方法，采用雙低通濾波器法對電機反電動勢的幅值和相位進行補償，且該方法無需使用電機的轉速信息，從而可以獲得更為準確的電機反電動勢，提高電機的動態性能。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種永磁同步電機反電動勢觀測方法，其步驟如下：

步驟一、利用電壓傳感器對電機定子電壓進行采樣得到電機定子電壓u_AB和u_BC，計算電機的三相相電壓u_A、u_B和u_C，并將三相電壓u_A、u_B和u_C通過坐標變換得到靜止α-β坐標系下的電壓u_α和電壓u_β；