[發明專利]基于霍爾傳感器的永磁同步電機轉子位置和速度估計方法

在審

• 申請號: 202210227123.3
• 申請日: 2022-03-08
• 公開（公告）號: CN114826071A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 但漢兵;曾歲程;劉永露;粟梅;孫堯;郭盼根
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/20;H02P21/00;H02P21/13;H02P21/22;H02P25/024
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.基于霍爾傳感器的永磁同步電機轉子位置和速度估計方法，具體步驟如下，其特征在于：

S1、依據安裝在永磁同步電機定子上的霍爾傳感器輸出的信號，得到一系列離散的電角度值；

S2、將六個連續的離散電角度值做最小二乘算法擬合得到連續的電角度信息，以用來進行坐標變換和作為滑模觀測器的輸入；

S3、將采樣的三相電流值通過坐標變化得到d軸電流值、q軸電流值，按照同步坐標系下的電磁轉矩方程計算電磁轉矩；

S4、依據電機的機械運動方程設計滑模觀測器,觀測轉子的電角速度和負載轉矩；

S5、將S4觀測的電角速度作為轉速環的反饋，觀測的負載轉矩值前饋至q軸電流環。

2.根據權利要求1所述的一種基于霍爾傳感器的永磁同步電機轉子位置和速度估計方法，其特征在于，所述步驟S2具體如下：

S2.1、選取六個連續的霍爾離散電角度值作為擬合數據，擬合窗口隨電機轉子的轉動而移動；

S2.2、考慮到估計效率和估計精度，擬合次數設置為二次，具體地，擬合表達式如下：

θ(t)＝a₂t²+a₁t+a₀ (1)

其中a₀、a₁、a₂是待求解的系數，t是時間，θ(t)是擬合得到的連續電角度值；

S2.3、按照使擬合的電角度和實際的電角度的誤差的平方和最小的原理，構建如下方程來求解系數：

Ax＝B (2)

其中，t_k為霍爾離散角度值θ_k對應的時刻，A是系數矩陣，x、B是列向量；

S2.4、對(1)式獲得的連續電角度值進行限幅，使其值位于連續的兩個霍爾離散電角度值之間，限幅公式如下所示：

3.根據權利要求1所述的一種基于霍爾傳感器的永磁同步電機轉子位置和速度估計方法，其特征在于，所述步驟S3具體如下：

S3.1、電流傳感器采樣永磁同步電機三相電流，經過靜止坐標變換得到兩相靜止坐標系上的電流，具體地，計算過程如下所示：

其中，i_a、i_b、i_c是電流傳感器采樣的三相定子電流；i_α、i_β是兩相靜止坐標系電流；

S3.2、依據S3.1得到的靜止兩相電流和步驟S2獲得的電角度值，經過同步旋轉坐標變換得到旋轉坐標系上的兩相電流，具體地，計算過程如下所示：

其中，θ是步驟S2得到的轉子電角度值；i_d、i_q是兩相同步旋轉坐標系電流；

S3.3、對于表貼式永磁同步電機，在兩相同步旋轉坐標系中計算永磁同步電機的電磁轉矩，具體地，計算過程如下所示：

其中，T_e是電機的電磁轉矩；n_p是電機的極對數；ψ_f是電機轉子的永磁體磁鏈。