[發明專利]永磁電機無位置傳感器控制方法

有效

• 申請號: 201910488121.8
• 申請日: 2019-06-05
• 公開（公告）號: CN110190782B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 張國強;王高林;周洪雷;王奇維;丁大尉;徐殿國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高倩

1.一種永磁電機無位置傳感器控制方法，它包括以下步驟：

步驟一：隨機選擇四個低頻正交注入脈沖信號的軸系、注入位置和注入順序，獲得低頻正交注入脈沖序列；

步驟二：在注入脈沖周期內向電機的所述軸系注入所述低頻正交注入脈沖序列，獲得四個脈沖響應電流，對四個脈沖響應電流進行處理，得到離散的轉子位置信號；所述注入脈沖周期開始時，電機矢量控制反饋回路中斷，注入脈沖周期結束時，恢復電機矢量控制反饋回路；

步驟三：利用二次插值對離散的轉子位置信號進行擬合，得到平滑連續的轉子位置信號；再對平滑連續的轉子位置信號進行微分得到轉速信號；將平滑連續的轉子位置信號和轉速信號作為反饋信號對永磁電機進行控制，實現永磁電機的閉環矢量控制；

在所述步驟一中，所述軸系包括靜止坐標系；通過正交隨機脈沖信號發生器選取與靜止坐標系相重合的四個電壓脈沖作為基準信號，在一個控制周期內隨機抽取四個相互獨立的注入位置，針對所述注入位置分別抽取注入信號的形式，得到注入脈沖序列；

將所述低頻正交注入脈沖序列分解為靜止坐標系內的脈沖電壓信號序列；其特征在于，

步驟二中，所述脈沖響應電流的斜率表達式為：

式中Δi_{α_pulk}為靜止坐標系內第k個注入脈沖的α軸脈沖響應電流變化量，Δi_{β_pulk}為靜止坐標系內第k個注入脈沖的β軸脈沖響應電流變化量，T_s為電機采樣周期，L₀為均值電感，L₀＝(L_d+L_q)/2，L_d為直軸電感，L_q為交軸電感，L₁為差值電感，L₁＝(L_d-L_q)/2，u_{α_pulk}為靜止坐標系內注入的第k個注入脈沖的α軸脈沖電壓，u_{β_pulk}為靜止坐標系內注入的第k個注入脈沖的β軸脈沖電壓，θ_e為轉子位置信號；k＝1，2，3，4。

2.根據權利要求1所述的永磁電機無位置傳感器控制方法，其特征在于，將α+、β+、α-、β-方向的脈沖信號代號依次定義為1、2、3、4號脈沖，連續求取脈沖響應電流的斜率得到：

式中Δξ_α為α軸兩個脈沖響應的電流變化量，Δξ_β為β軸兩個脈沖響應的電流變化量，U_pul為注入脈沖信號的幅值；

求解獲得離散的轉子位置正交信號：

式中I_cos為位置解調信號的余弦分量，I_sin為位置解調信號的正弦分量。

3.根據權利要求2所述的永磁電機無位置傳感器控制方法，其特征在于，

對所述離散的轉子位置正交信號求取反正切函數，得到階梯狀的離散轉子位置信號。

4.根據權利要求3所述的永磁電機無位置傳感器控制方法，其特征在于，

步驟三中，得到平滑連續的轉子位置信號的方法為：

根據永磁電機的轉矩方程：

式中J為系統轉動慣量，T_e為電磁轉矩，T_L為負載轉矩；

對所述轉矩方程變形得到轉子位置信號：

式中t為時間，a₁為電機的轉速，2a₂表示電機的加速度，a₀為轉子初始位置；

利用二次插值的擬合方法，由連續三個注入脈沖對應的轉子位置θ_em，θ_em-1，θ_em-2，求解獲得a₀、a₁和a₂；根據a₀、a₁和a₂構建轉子位置信號方程，求取注入脈沖之間的轉子位置信號，實現位置擬合，從而得到平滑連續的轉子位置信號曲線；其中m為進行位置擬合時的采樣點。