[發(fā)明專利]同步磁阻電機(jī)自適應(yīng)調(diào)節(jié)無傳感器控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010526212.9
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111786606A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐殿國;李成睿;王高林;張國強(qiáng);趙楠楠
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P25/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張利明

一種同步磁阻電機(jī)自適應(yīng)調(diào)節(jié)無傳感器控制方法，屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明針對現(xiàn)有同步磁阻電機(jī)無位置傳感器控制中，零低速運(yùn)行時(shí)采用的高頻信號注入法在電機(jī)負(fù)載較大時(shí)存在損耗較大及觀測精度降低的問題。包括在同步磁阻電機(jī)運(yùn)行過程中，向其dq軸系注入高頻脈沖電壓信號；由abc三相軸系下的三相脈沖電流信號得到dq軸系下的電流信號；由dq軸系下的電流信號計(jì)算得到轉(zhuǎn)子位置估計(jì)誤差θ_err，再進(jìn)一步得到轉(zhuǎn)子估計(jì)位置與轉(zhuǎn)子估計(jì)轉(zhuǎn)速同時(shí)計(jì)算得到高頻脈沖電壓信號的當(dāng)前注入電壓幅值，使高頻脈沖電壓信號的幅值按所述當(dāng)前注入電壓幅值進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，頻率與相位隨機(jī)，再注入到所述dq軸系中。本發(fā)明用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無傳感器控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及同步磁阻電機(jī)自適應(yīng)調(diào)節(jié)無傳感器控制方法，屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

同步磁阻電機(jī)在工業(yè)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域具有越來越高的競爭力，其低成本且魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)使其在一些低成本、工作環(huán)境惡劣的應(yīng)用領(lǐng)域可以替代目前廣泛應(yīng)用的感應(yīng)電機(jī)、永磁同步電機(jī)等。目前工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的矢量控制方式需要電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息用于電流信號解耦等控制過程，無位置傳感器控制技術(shù)可以解決應(yīng)用位置傳感器帶來的額外成本以及可靠性降低等問題，是目前電機(jī)控制領(lǐng)域一個(gè)主要的研究方向。

當(dāng)前，越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)﹄姍C(jī)低速運(yùn)行時(shí)的無傳感器控制提出了新的需求，如礦車驅(qū)動(dòng)電機(jī)、切割機(jī)、拉絲機(jī)等。同步磁阻電機(jī)零低速運(yùn)行時(shí)采用的無位置傳感器技術(shù)主要采用高頻信號注入法，通過提取電機(jī)的凸極特性信息確定轉(zhuǎn)子位置。傳統(tǒng)的高頻信號注入法主要分為高頻旋轉(zhuǎn)電壓注入法、高頻脈振電壓注入法和高頻方波電壓注入法。相比之下，高頻脈振電壓注入法的原理更加簡單且轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)更小，因此得到更為廣泛的應(yīng)用，但是依舊需要使用濾波器；而高頻方波電壓注入法則不需要使用濾波器，且電壓信號頻率可以選擇得更高，所以控制性能更加優(yōu)越。然而，由于注入信號頻率較高，會(huì)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶來額外的高頻噪音，又限制了高頻方波電壓注入法在實(shí)際工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。目前采用的隨機(jī)高頻方波信號注入方法，將電機(jī)相電流PSD中離散分量轉(zhuǎn)化為連續(xù)分量，可以降低由于電壓注入導(dǎo)致的高頻噪音。然而，由于同步磁阻電機(jī)參數(shù)隨負(fù)載變化較大的特性，定幅高頻電壓注入法除了電流噪音污染問題外，在電機(jī)運(yùn)行在較高負(fù)載情況時(shí)，注入帶來的損耗問題尤其突出，且由于注入導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子位置估計(jì)的準(zhǔn)確度降低，使這類方案的實(shí)用性降低，限制了其廣泛應(yīng)用。

因此，為了提高無位置傳感器技術(shù)的實(shí)用性，研究具有低噪音及低損耗的零低速同步磁阻電機(jī)無位置傳感器控制策略具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有同步磁阻電機(jī)無位置傳感器控制中，零低速運(yùn)行時(shí)采用的高頻信號注入法在電機(jī)負(fù)載較大時(shí)存在損耗較大及觀測精度降低的問題，本發(fā)明提供一種同步磁阻電機(jī)自適應(yīng)調(diào)節(jié)無傳感器控制方法。

本發(fā)明的一種同步磁阻電機(jī)自適應(yīng)調(diào)節(jié)無傳感器控制方法，包括：

在同步磁阻電機(jī)運(yùn)行過程中，向其dq軸系注入高頻脈沖電壓信號；

然后提取同步磁阻電機(jī)abc三相軸系下的三相脈沖電流信號并進(jìn)行變換，得到dq軸系下的電流信號；

對所述dq軸系下的電流信號進(jìn)行計(jì)算，獲得轉(zhuǎn)子位置估計(jì)誤差θ_err；再對轉(zhuǎn)子位置估計(jì)誤差θ_err進(jìn)行PI調(diào)節(jié)使其值為零，得到轉(zhuǎn)子估計(jì)位置與轉(zhuǎn)子估計(jì)轉(zhuǎn)速并用于同步磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流閉環(huán)控制中；

同時(shí)對所述dq軸系下的電流信號進(jìn)行計(jì)算，獲得高頻脈沖電壓信號的當(dāng)前注入電壓幅值，使高頻脈沖電壓信號的幅值按所述當(dāng)前注入電壓幅值進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，頻率與相位隨機(jī)，再注入到所述dq軸系中。

根據(jù)本發(fā)明的同步磁阻電機(jī)自適應(yīng)調(diào)節(jié)無傳感器控制方法，

所述高頻脈沖電壓信號包括高頻方波電壓信號，獲得方法包括：