[發(fā)明專利]用于單電流傳感器系統(tǒng)的方波注入無位置傳感器控制方法

在審

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• 申請日: 2022-06-13
• 公開（公告）號: CN114977956A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳春;鄭露華
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02P21/24
• 分類號: H02P21/24;H02P21/32;H02P21/14;H02P21/18;H02P25/022
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 趙芳

1.一種用于單電流傳感器系統(tǒng)的方波注入無位置傳感器控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步驟：

步驟1)向電機(jī)估計(jì)d軸注入頻率為PWM頻率一半的高頻方波，d軸的電壓信號經(jīng)坐標(biāo)變換和邊沿對齊式PWM調(diào)制后經(jīng)功率電路放大送入電機(jī)；

步驟2)單電流傳感器在合適的采樣點(diǎn)采集母線電流，經(jīng)電流重構(gòu)后得到電機(jī)的三相電流，再將三相電流經(jīng)坐標(biāo)變換后得到dq軸下的電流；

步驟3)將q軸的電流的正負(fù)性校正后與上一拍的校正的q軸電流進(jìn)行差分，并將差分后的q軸電流的變化量作為鎖相環(huán)的輸入；

步驟4)重復(fù)步驟1～步驟3，最終鎖相環(huán)將輸出當(dāng)前電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度，這樣完成了電機(jī)初始角度的辨識(shí)；

步驟5)電機(jī)極性的辨識(shí)，通過向估計(jì)d軸注入一次正負(fù)電壓，根據(jù)正負(fù)響應(yīng)電流的幅值并依據(jù)磁飽和的原理判斷是否需要對初始角度進(jìn)行調(diào)整；

步驟6)得到準(zhǔn)確的電機(jī)初始角度后，即可按照常規(guī)的FOC控制方法并重復(fù)步驟1～步驟4實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無感控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于單電流傳感器系統(tǒng)的方波注入無位置傳感器控制方法，其特征在于，所述步驟1)中，電機(jī)估計(jì)d軸與A軸的夾角為與真實(shí)d軸的夾角為估計(jì)dq軸坐標(biāo)系與真實(shí)dq軸坐標(biāo)系之間的電壓電流關(guān)系為：

其中，

估計(jì)d軸中注入的方波電壓為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于單電流傳感器系統(tǒng)的方波注入無位置傳感器控制方法，其特征在于，所述步驟3)中，實(shí)際dq坐標(biāo)系中電壓電流關(guān)系表示表示為：

在估計(jì)dq坐標(biāo)系中，電壓電流方程變?yōu)椋?/p>

當(dāng)時(shí)，估計(jì)dq坐標(biāo)系下的高頻響應(yīng)電流變?yōu)椋?/p>

當(dāng)趨于0時(shí)，

即估計(jì)dq坐標(biāo)系與真實(shí)dq坐標(biāo)系之間的角度差也將趨于0，估計(jì)dq坐標(biāo)系與真實(shí)dq坐標(biāo)系重合，因此只要將作為鎖相環(huán)的輸入，將鎖相環(huán)輸出的估計(jì)速度積分后便可得到估計(jì)dq軸坐標(biāo)系，然后重復(fù)步驟1～3，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子角度的估計(jì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3之一所述的用于單電流傳感器系統(tǒng)的方波注入無位置傳感器控制方法，其特征在于，所述步驟5)中，通過向估計(jì)d軸分別注入一次正負(fù)電壓，然后根據(jù)估計(jì)d軸上正負(fù)響應(yīng)電流的幅值進(jìn)行極性的判斷，具體原因是步驟1～3只能實(shí)現(xiàn)趨于θ_e或θ_e+π，無法判斷估計(jì)角度是否收斂正確，通過分別施加一次持續(xù)時(shí)間相等、幅值一致的方波脈沖，根據(jù)正負(fù)響應(yīng)電流的幅值即可辨識(shí)極性：如果正電流的幅值大于負(fù)電流幅值，則收斂于θ_e，反之則收斂于θ_e+π。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～3之一所述用于單電流傳感器系統(tǒng)的方波注入無位置傳感器控制方法，其特征在于，所述步驟6)中，按照常規(guī)的FOC控制方法并重復(fù)步驟1～步驟4實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無感控制的具體操作為：將速度環(huán)輸出的dq軸給定電流與重構(gòu)變換后的dq軸反饋電流做差后經(jīng)PI控制器得到dq軸給定電壓，然后將dq軸給定電壓疊加高頻方波電壓后經(jīng)坐標(biāo)變換進(jìn)行EAPWM調(diào)制，最終得到相應(yīng)的PWM驅(qū)動(dòng)電機(jī)；同時(shí)，繼續(xù)重復(fù)步驟1～步驟3，提取重構(gòu)的三相電流中的高頻分量進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置的解調(diào)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于單電流傳感器系統(tǒng)的方波注入無位置傳感器控制方法，其特征在于，所述步驟6)中，采用EAPWM調(diào)制過程為：通過基波矢量所處的扇區(qū)選擇相對應(yīng)的一種導(dǎo)通形式的EAPWM，然后通過合成矢量計(jì)算每相PWM的持續(xù)時(shí)間，完成PWM調(diào)制。