[發(fā)明專(zhuān)利]永磁電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910488121.8
• 申請(qǐng)日: 2019-06-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110190782B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張國(guó)強(qiáng);王高林;周洪雷;王奇維;丁大尉;徐殿國(guó)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02P6/18
• 分類(lèi)號(hào): H02P6/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 高倩

一種永磁電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法，屬于電機(jī)無(wú)位置傳感器控制技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有電機(jī)無(wú)位置傳感器控制中采用的高頻信號(hào)注入法對(duì)轉(zhuǎn)子位置的估計(jì)精度不高，并存在高頻噪聲的問(wèn)題。它隨機(jī)選取低頻正交隨機(jī)脈沖信號(hào)的軸系、注入位置和注入順序，然后在選定軸系內(nèi)生成低頻正交隨機(jī)脈沖信號(hào)，將其注入到電機(jī)內(nèi)部并提取脈沖響應(yīng)電流，對(duì)采樣得到的脈沖響應(yīng)電流進(jìn)行處理即可得到包含位置信息的離散位置解調(diào)信號(hào)，最終對(duì)離散解調(diào)信號(hào)進(jìn)行線性擬合處理并運(yùn)算得到平滑連續(xù)的位置與轉(zhuǎn)速信息；最后將位置與轉(zhuǎn)速信息用作閉環(huán)控制。本發(fā)明不存在位置收斂問(wèn)題，保證了具有較好的穩(wěn)態(tài)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及永磁電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法，屬于電機(jī)無(wú)位置傳感器控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

對(duì)于永磁同步電機(jī)的控制技術(shù)而言，應(yīng)用最為廣泛的是矢量控制技術(shù)。在矢量控制中需要轉(zhuǎn)子的位置信息對(duì)磁場(chǎng)控制和轉(zhuǎn)矩控制進(jìn)行解耦。獲取永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息的傳統(tǒng)方法是安裝位置傳感器，然而傳感器信號(hào)容易受到外界環(huán)境的干擾，例如對(duì)于外部連接的機(jī)械傳感器，其易受碰撞沖擊發(fā)生脫落或損壞，同時(shí)其機(jī)械組件與電機(jī)系統(tǒng)之間的通信線路易受電磁干擾、磨損甚至斷線等影響，使得永磁同步電機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性受到影響。同時(shí)對(duì)于伺服控制系統(tǒng)而言，高精度位置傳感器價(jià)格也相當(dāng)昂貴。因此為了解決這個(gè)問(wèn)題，近年來(lái)，無(wú)傳感器控制成為了電機(jī)控制的研究熱點(diǎn)，并具有廣泛的應(yīng)用前景。

在無(wú)傳感器電機(jī)系統(tǒng)控制中，已有的高頻信號(hào)注入法主要在電機(jī)的估計(jì)旋轉(zhuǎn)軸系注入高頻電壓。然而，高頻電壓信號(hào)注入在估計(jì)的旋轉(zhuǎn)軸系時(shí)，獲得的高頻電流信號(hào)中包含轉(zhuǎn)子的位置估計(jì)誤差，并不能直接得到轉(zhuǎn)子位置，因此需要對(duì)所述位置估計(jì)誤差進(jìn)行收斂。但是位置估計(jì)誤差存在多個(gè)收斂點(diǎn)，特別是當(dāng)外界干擾增大導(dǎo)致位置估計(jì)誤差突變時(shí)，易出現(xiàn)估計(jì)位置反向收斂的情況。若將高頻電壓信號(hào)注入到電機(jī)的靜止坐標(biāo)軸系，雖然不存在上述收斂問(wèn)題，但需要較多的數(shù)字濾波器，會(huì)造成位置估計(jì)的精度不高。同時(shí)，在電機(jī)系統(tǒng)中注入高頻信號(hào)還會(huì)引起刺耳的噪聲，這限制了該技術(shù)在家用電器等對(duì)噪音敏感的領(lǐng)域的應(yīng)用。

因此，為減小高頻噪音的污染，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，需要提供一種基于輔助信號(hào)注入的永磁電機(jī)無(wú)位置傳感器控制策略，以解決位置收斂問(wèn)題，獲得較高的位置觀測(cè)精度，同時(shí)具有較低的噪聲。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有電機(jī)無(wú)位置傳感器控制中采用的高頻信號(hào)注入法對(duì)轉(zhuǎn)子位置的估計(jì)精度不高，并存在高頻噪聲的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種永磁電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法。

本發(fā)明的一種永磁電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法，它包括以下步驟：

步驟一：隨機(jī)選擇四個(gè)低頻正交注入脈沖信號(hào)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(nèi)向電機(jī)的所述軸系注入所述低頻正交注入脈沖序列，獲得四個(gè)脈沖響應(yīng)電流，對(duì)四個(gè)脈沖響應(yīng)電流進(jìn)行處理，得到離散的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)；所述注入脈沖周期開(kāi)始時(shí)，電機(jī)矢量控制反饋回路中斷，注入脈沖周期結(jié)束時(shí)，恢復(fù)電機(jī)矢量控制反饋回路；

步驟三：利用二次插值對(duì)離散的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)進(jìn)行擬合，得到平滑連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)；再對(duì)平滑連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)進(jìn)行微分得到轉(zhuǎn)速信號(hào)；將平滑連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)作為反饋信號(hào)對(duì)永磁電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)的閉環(huán)矢量控制。

根據(jù)本發(fā)明的永磁電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法，在所述步驟一中，所述軸系包括靜止坐標(biāo)系；通過(guò)正交隨機(jī)脈沖信號(hào)發(fā)生器選取與靜止坐標(biāo)系相重合的四個(gè)電壓脈沖作為基準(zhǔn)信號(hào)，在一個(gè)控制周期內(nèi)隨機(jī)抽取四個(gè)相互獨(dú)立的注入位置，針對(duì)所述注入位置分別抽取注入信號(hào)的形式，得到注入脈沖序列。

根據(jù)本發(fā)明的永磁電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法，將所述低頻正交注入脈沖序列分解為靜止坐標(biāo)系內(nèi)的脈沖電壓信號(hào)序列。

根據(jù)本發(fā)明的永磁電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法，步驟三中，所述脈沖響應(yīng)電流的斜率表達(dá)式為：