[發明專利]估計轉子操作參數

在審

• 申請號: 202011053647.2
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112636654A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: N·M·A·弗萊雷;吳占元
• 申請（專利權）人: 西門子歌美颯可再生能源公司
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/24;H02P9/00;H02P101/15;H02P103/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李晨;劉茜

描述了一種估計電機的轉子操作參數的方法，所述電機包括多個繞組集，所述多個繞組集被纏繞成在繞組集之間具有相移，所述轉子操作參數包括轉子位置和/或轉子速度，所述方法包括：針對每個繞組集，基于相應繞組集的電流和電壓，導出初始轉子操作參數；針對至少兩個繞組集和針對至少一個預定諧波，基于至少兩個繞組集的初始轉子操作參數，計算轉子操作參數諧波校正項；針對至少一個繞組集，基于該繞組集的初始操作參數和該繞組集的轉子操作參數諧波校正項，計算校正的轉子操作參數，其中，特別地，所述校正的轉子操作參數使至少一個預定諧波被去除或至少被衰減。

技術領域

本發明涉及一種估計電機的轉子操作參數的方法和裝置，該電機包括多個繞組集，所述多個繞組集被纏繞成在繞組集之間具有相移。本發明還涉及一種用于控制包括該裝置的發電機的控制器。

背景技術

同步電機包括定子和能夠相對于定子旋轉的轉子。定子可以包括一個或多個多相繞組集，并且轉子可以包括永磁體。該電機可以是外部激勵的電機。

控制永磁同步電機需要了解轉子速度和位置。通常采用估計方法來避免額外的傳感器并減少在轉換器控制系統中實現的硬件要求。采用基于EMF的觀測器的速度/位置估計器是常規的選擇，其利用在控制系統中易于獲得的測量的電流和參考電壓。

Morimoto發表的“Sensorless control strategy for salient-pole PMSMbased on extended EMF in rotating reference frame”（IEEE Transactions onIndustry Applications，第38卷，第4期，2002年7月/8月）公開了一種用于凸極永磁同步電動機（PMSM）的控制策略。由此，在旋轉參考系中使用擴展電動勢（EMF）的凸極PMSM的模型被用于估計轉子的位置和速度二者。

對于高功率永磁發電機，不可忽略的諧波存在于前述電流和電壓信號中，其在觀測器模型中未被考慮，因此需要以某種方式被衰減以避免觀測器的不當行為和隨之發生的估計誤差。估計位置的誤差對于整體控制性能是關鍵的且可能導致控制的不穩定性，并且借助數字濾波器來衰減諧波的企圖將會由于相位延遲而在速度和位置中引入額外的誤差。

基于反電動勢的速度觀測器所使用的反饋信號（電流和電壓）中的諧波的存在可能導致轉子的不準確的速度估計和/或位置估計。因此，為了提高速度觀測方法的性能，所期望的是對這樣的諧波含量進行衰減。

已經觀察到，常規方法不是在所有情況下也不是在發電機的所有構造中都提供轉子的位置和/或速度的足夠準確的估計。因此，可能需要一種估計電機的轉子操作參數的方法和裝置，所述電機包括多個繞組集，所述多個繞組集被纏繞成在繞組集之間具有相移，所述轉子操作參數包括轉子位置和/或轉子速度，其中，與傳統方法相比，估計的轉子位置和/或轉子速度的準確度得到提高。

發明內容

這種需要可以通過根據獨立權利要求的主題來滿足。本發明的有利實施例由從屬權利要求描述。

根據本發明的實施例，提供了一種估計電機的轉子操作參數的方法，所述電機包括多個繞組集，所述多個繞組集被纏繞成在繞組集之間具有相移，所述轉子操作參數包括轉子位置和/或轉子速度，所述方法包括：針對每個繞組集，基于相應繞組集的（例如，測量的）電流和（例如，參考）電壓，導出初始轉子操作參數；針對至少兩個繞組集和針對至少一個預定諧波，基于至少兩個（或三個或所有）繞組集的初始轉子操作參數，計算轉子操作參數諧波校正項；針對至少一個繞組集，基于該繞組集的初始操作參數和該繞組集的轉子操作參數諧波校正項，計算校正的轉子操作參數，其中，特別地，所述校正的轉子操作參數使至少一個預定諧波被去除或至少被衰減。

因此，本發明的實施例提供了一種用于在移相多繞組電機（即分數槽集中繞組（FSCW）電機）中去除估計位置和速度中的主導諧波的簡單解決方案。本發明的實施例由此使得能夠避免實施附加濾波器（以衰減不期望的諧波）。