[發明專利]一種基于無電解電容驅動系統的無位置傳感器控制方法

在審

• 申請號: 201910565701.2
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110391775A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 張超;段璐瑤;徐磊;朱孝勇;杜懌
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/13;H02P21/18;H02P21/22;H02P27/06
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本發明公開一種基于無電解電容驅動系統的無位置傳感器控制方法，屬于電機控制領域。首先實時檢測獲取三相電流i_a、i_b、i_c，經坐標變換為i_α、i_β。i_α、i_β由計算獲得兩相靜止坐標系下的電壓u_α、u_β；其次，構造滑模電流觀測器獲取反電動勢e_α、e_β；然后將e_α、e_β經坐標變換得到兩相旋轉坐標系下反電動勢e_d、e_q，將其經100Hz諧波抑制環節，根據濾波器特性不同，轉子頻率高于100Hz時選用延時濾波器，低于100Hz時使用同步旋轉濾波器；濾波后的e_d、e_q經park^?1變換回e_α、e_β；最后經鎖相環跟蹤估算轉子位置和轉速。本發明解決基于無電解電容驅動系統時，母線電壓存在固有100Hz脈動導致無位置傳感器觀測精度不高的問題。

技術領域

本發明涉及永磁同步電機轉子位置觀測器以及無電解電容驅動系統，屬于電機控制領域。

背景技術

永磁同步電機由于其體積小、高功率密度以及高力矩慣量比等諸多優點，被廣泛應用在工業、電動汽車以及家用電器等諸多領域中。為實現永磁同步電機的高性能控制，需要知道轉子位置和速度。傳統獲取轉子位置的方法是使用機械式傳感器，但其特殊場合的運行受限，容易受到溫度和電磁噪聲的干擾，同時也會增加系統的成本和體積。因此，使用無位置傳感器控制以克服有位置傳感器控制的不足。永磁同步電機驅動系統無位置傳感器控制方法根據運行速度區分為兩大類，在中高速范圍時，通常使用基于反電動勢估計的方法獲取轉子位置信息；而在低速甚至零速時，主要以高頻信號注入方法獲取轉子位置信息。如今，在傳統電解電容功率變換器中，已成熟的無位置傳感器控制方法被廣泛應用于電機驅動系統。

傳統的單相交流驅動系統采用前級為單相不控整流電路、中間級為直流母線、后級為三相逆變電路的交-直-交結構。逆變器直流母線側通常并聯一個幾百至幾千微法的電解電容，該電容能夠起到穩壓的作用。然而，使用電解電容存在以下問題：首先，其內部電解液會隨著溫度升高而蒸發，導致電解電容容值變化。經測試，普通的電解電容在105攝氏度條件下的壽命只有數千小時，在此基礎上，每升高十攝氏度壽命便會減半。據統計，60％的驅動電路故障都是由電解電容損壞而導致的。為了解決這些問題，使用壽命長、可靠性高的小薄膜電容代替電解電容。由于電解電容被薄膜電容替代，母線電壓2倍電網頻率的波動以及逆變器產生的諧波不再被電解電容吸收。由于d-q軸參考電壓取u_d、u_q決于母線電壓，而u_d、u_q經park逆變換得到滑模觀測器的輸入量u_α、u_β，其含有的諧波頻率為因此，u_d、u_q含有的100Hz諧波將增加無位置傳感器觀測誤差。將傳統滑模觀測器估測的反電動勢經低通濾波器抑制高頻抖振，但無法對低頻次諧波進行有效抑制，從而導致基于無電解電容功率變換器驅動系統無位置傳感器觀測精度降低。

發明內容

本發明目的是提供一種基于無電解電容驅動系統的無位置傳感器控制方法，解決了無電解電容驅動系統導致傳統滑模觀測器觀測精度下降的問題。

本發明所采用的技術方案是，基于無電解電容驅動系統的無位置傳感器控制方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、將三相電流i_a、i_b、i_c經clark變換得到α-β兩相靜止坐標系下的電流i_α、i_β；