[發明專利]一種永磁同步電機速度辨識方法

有效

• 申請號: 202010900332.0
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112087175B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 付興賀;徐彧田;何航;付相達
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/13;H02P21/18;H02P21/24;H02P25/022;H02P25/026;H02P6/08;H02P6/18;H02P27/12
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 王依

本發明公開了一種永磁同步電機速度辨識方法,用于電機轉速和位置獲取，屬于電機控制領域,為了解決有位置傳感器速度辨識方法傳感器安裝困難和無位置傳感器速度辨識方法辨識結果對環境敏感等問題，本發明提出一種基于電機振動檢測的速度辨識方法,本發明在電機定子側建立了虛擬旋轉dq坐標軸，并在其d軸上注入電壓信號，使電機在運行時產生振動，并利用帶通濾波器和低通濾波器對由振動傳感器獲取的電機振動信號進行處理，通過轉速觀測器從處理后的信號中辨識轉速和轉子位置信息。本發明方法所用傳感器安裝簡便，易于維修。另外，本發明方法具有速度和位置辨識算法簡單，在線辨識結果精度高，對電機參數變化敏感性低，適用范圍廣等優勢。

技術領域

本發明涉及一種辨識方法領域，具體的是一種永磁同步電機速度辨識方法。

背景技術

在電機高精度控制中，轉子速度的獲取是十分重要的一個環節。目前用于電機速度辨識的方法主要可以分為兩大類：有位置傳感器檢測法和無位置傳感器檢測法。有位置檢測法將機械傳感器(編碼器、霍爾傳感器)安裝在電機轉子軸上或者電機的內部來獲取轉子的位置和速度信息。這種方法對機械傳感器的維修困難且安裝機械傳感器需要占用一定的電機內部空間。

無位置傳感器檢測法通過在電機的定子側注入高頻電壓/電流信號，檢測電機定子側的高頻電流/電壓響應，然后結合電機的凸極效應從高頻電流響應中獲取轉子的位置和速度信息。當電機電磁參數隨外界工作環境(溫度，電磁干擾)變化會嚴重影響這一類方法對轉子位置和速度的估計結果。

發明內容

為解決上述背景技術中提到的不足，本發明的目的在于提供一種永磁同步電機速度辨識方法，本發明所用傳感器安裝簡便，對電機的電磁參數變化不敏感，在線辨識結果精確，并且在工程中具有可行性和實用性。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種永磁同步電機速度辨識方法，包括如下步驟：

步驟1，在電機定子繞組側建立虛擬旋轉的dq軸坐標系，電機在線運行時，在虛擬旋轉dq軸坐標系的d軸上注入電壓信號u_i，如下式所示：

u_i＝U_i cos(ω_it)

其中，U_i為注入電壓信號的幅值，ω_i為注入電壓信號的頻率；電機在線運行時，在此注入電壓信號u_i的作用下電機產生振動；

所述虛擬旋轉的dq軸坐標系的初始位置與電機繞組側A相繞組軸線重合，其旋轉角速度為ω_v，ω_v的值大于電機的額定角速度ω_re，且ω_v取ω_re的3倍以上；

步驟2，通過安裝在電機表面的振動傳感器，檢測電機在線運行時由注入電壓信號產生的電機表面的振動信號V_s，并利用帶通濾波器對振動信號進行濾波處理，濾除與注入電壓不同頻的振動信號分量V_d，保持與注入電壓信號同頻的振動信號分量V_i，V_i具體表示為：

V_i＝V_m cos(ω_it)sin(ω_vt-ω_rt)

其中，V_m為電機在注入信號下產生的振動信號的振幅，ω_r為電機在線運行時的角速度；

步驟3，將與注入電壓同頻的振動信號V_i乘以cos(ω_it)，然后利用低通濾波器將結果中含有cos(2ω_it)項的高頻信號分量濾除，留下含轉速信息的信號分量V_speed；