[發明專利]一種電機轉子位置信息獲取方法及系統

有效

• 申請號: 202011546594.8
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112737440B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 王爽;朱盤龍;趙劍飛
• 申請（專利權）人: 上海大學;上大電氣科技（嘉興）有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/18;H02P21/24;H02P25/022;H02P27/12
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發明公開了一種電機轉子位置信息獲取方法及系統，利用高頻脈振電壓注入法向永磁同步電機注入高頻信號；在兩相靜止坐標系下通過帶通濾波器濾波，獲得包含轉子位置信息的特定頻率段的高頻電流。將高頻響應電流解調，通過低通濾波器，獲得只包含轉子位置信息的電流。構建全通濾波器，對帶通濾波器和低通濾波器濾波所帶來的相位偏移進行補償，獲得補償后的電流。將補償后的電流通過歸一化鎖相環獲得轉子位置和轉速。本發明方法對電機轉子位置進行實時追蹤，為電機驅動提供準確的位置信息，提高了解碼精度及解碼速度；同時對信號進行相位補償，避免了由于相位滯后導致該方法失效的情況發生，提高了所獲取轉子位置的可靠性、系統魯棒性。

技術領域

本發明涉及電機控制的技術領域，尤其涉及一種電機轉子位置信息在獲取該信息時對濾波器所帶來的相位偏移進行補償的獲取方法。

背景技術

永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有體積小，功率密度大和工作效率高等特點，被廣泛的運用在各種領域。實現永磁同步電機的高性能控制需要十分精確的轉子位置信息。傳統控制方法一般使用位置傳感器。如今，降成本、容錯設計理念及特殊工況需求使得穩定、準確、高效的無位置傳感器控制算法漸漸成為電機控制領域的熱點。

目前國內外學者提出了多種無位置傳感器控制算法。如在零低速域采用基于高頻脈振電壓注入法的轉子位置估算方法，在中高速域采用基于滑模觀測器的轉子位置估算方法。本發明中所用高頻脈振電壓注入法是通過在同步旋轉坐標系d軸注入高頻脈振電壓信號，從兩相靜止坐標系響應的高頻電流信號中提取位置信息，實現了轉子位置的觀測。

從高頻電流信號中提取轉子位置信息時需要用到帶通濾波器來提取高頻信號，還需要低通濾波器來濾除高頻雜波獲得更加精確的轉子位置信號，但帶通濾波和低通濾波都會帶來相位偏移問題，影響轉子位置估算的精度，需要對轉子位置進行補償。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述現有存在的問題，提出了本發明。

因此，本發明提供了一種電機轉子位置信息獲取方法及系統，能夠解決提取轉子位置信息時帶通濾波器和低通濾波器所帶來的相位偏移問題。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種電機轉子位置信息獲取方法，包括如下步驟：

步驟一：利用高頻脈振電壓注入法向估算的d軸注入高頻信號；在αβ兩相靜止坐標系下通過帶通濾波器濾波，獲得包含轉子信息的特定頻率段的高頻電流i_αh、i_βh。

步驟二：再將該電流乘以解調信號2sin(ω_ht)，通過低通濾波器，即可獲得只包含轉子位置信息的電流i_αl、i_βl。

步驟三：對濾波器濾波所帶來的相位偏移進行補償，構建全通濾波器，獲得補償后的電流i_αl’、i_βl’。

步驟四：將補償后的電流通過歸一化鎖相環即可獲得補償后的轉子位置θ和轉速ω_r。

進一步的，所述步驟一中具體包括：

向估算的d軸注入高頻信號：

其中，為向估算的dq軸注入的高頻信號，U_h為高頻信號的幅值，ω_h為高頻信號的角頻率；在αβ兩相靜止坐標系獲得響應的高頻電流i_αh、i_βh：