[發(fā)明專利]基于前饋鎖相環(huán)的永磁同步電機(jī)位置估計(jì)誤差抑制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211450647.5
• 申請日: 2022-11-18
• 公開（公告）號: CN115720069A
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張芮嘉;胡勤豐;羅云升;谷繼天
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/13;H02P21/00;H02P6/182;H02P25/026;H02P27/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳玥

本發(fā)明提供基于前饋鎖相環(huán)的永磁同步電機(jī)位置估計(jì)誤差抑制方法，方法包括以下步驟：步驟1，在αβ坐標(biāo)系下，采用滑模觀測器對αβ軸反電動(dòng)勢進(jìn)行估計(jì)，得到等效反電動(dòng)勢；步驟2，將步驟1得到的αβ軸等效反電動(dòng)勢通過復(fù)系數(shù)濾波器處理，得到估計(jì)反電動(dòng)勢以及誤差信號；步驟3，構(gòu)造鎖頻環(huán)，獲取估計(jì)角速度；步驟4，將步驟2得到的估計(jì)反電動(dòng)勢通過鎖相環(huán)處理，得到估計(jì)角速度與估計(jì)位置；步驟5，將步驟3得到的估計(jì)角速度引入鎖相環(huán)，提高位置與轉(zhuǎn)速的估計(jì)精度。本發(fā)明能夠有效抑制斜坡加減速動(dòng)態(tài)過程中的位置估計(jì)穩(wěn)態(tài)誤差，提高永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制性能，具有更高的轉(zhuǎn)速估計(jì)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于永磁同步電機(jī)領(lǐng)域，具體涉及基于前饋鎖相環(huán)的永磁同步電機(jī)位置估計(jì)誤差抑制方法。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)具有效率高、功率密度大、結(jié)構(gòu)簡單、易于維護(hù)等特點(diǎn)，在航天、船舶、家電等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，位置和轉(zhuǎn)速信息通常需要通過機(jī)械式位置傳感器獲得，如旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器等。然而采用機(jī)械式位置傳感器會帶來體積、成本增加，可靠性降低等問題，因此永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制方法的研究具有重要意義。

在工業(yè)應(yīng)用中滑模觀測器結(jié)合鎖相環(huán)的位置估計(jì)方案應(yīng)用最為廣泛。傳統(tǒng)鎖相環(huán)是一個(gè)Ⅱ型系統(tǒng)，當(dāng)給定轉(zhuǎn)速為階躍信號時(shí)，位置為斜坡信號，此時(shí)傳統(tǒng)鎖相環(huán)能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)速和位置信號的零穩(wěn)態(tài)誤差跟蹤；當(dāng)給定轉(zhuǎn)速為斜坡信號時(shí)，位置為加速度信號，此時(shí)轉(zhuǎn)速信號仍然能夠?qū)崿F(xiàn)零穩(wěn)態(tài)誤差跟蹤，但估計(jì)位置存在較大的穩(wěn)態(tài)誤差，在電機(jī)需要頻繁加減速的工況中存在嚴(yán)重問題。

目前對于鎖相環(huán)在斜坡加減速動(dòng)態(tài)過程中的位置估計(jì)穩(wěn)態(tài)誤差的相關(guān)研究較少，G.Liu,H.Zhang and X.Song,Position-Estimation Deviation-SuppressionTechnology of PMSM Combining Phase Self-CompensationSMO and Feed-ForwardPLL,IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics,vol.9,no.1,pp.335-344.提出采用滑模觀測器的估計(jì)反電動(dòng)勢直接計(jì)算出的估計(jì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行鎖相環(huán)前饋，有效減小了斜坡加減速過程中的位置估計(jì)穩(wěn)態(tài)誤差，但是由于滑模觀測器的估計(jì)反電動(dòng)勢中存在固有的高頻滑模抖振，直接將其引入鎖相環(huán)會將高頻噪聲引入到估計(jì)轉(zhuǎn)速中，這必然降低鎖相環(huán)估計(jì)轉(zhuǎn)速與估計(jì)位置的精度。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提出基于前饋鎖相環(huán)的永磁同步電機(jī)位置估計(jì)誤差抑制方法；

技術(shù)方案：基于前饋鎖相環(huán)的永磁同步電機(jī)位置估計(jì)誤差抑制方法，包括以下步驟：

1)在αβ坐標(biāo)系下，采用滑模觀測器對αβ坐標(biāo)軸的反電動(dòng)勢進(jìn)行估計(jì)，得到α坐標(biāo)軸的等效反電動(dòng)勢e_{α_eq}和β坐標(biāo)軸的等效反電動(dòng)勢e_{β_eq}；

2)將步驟1)得到的e_{α_eq}和e_{β_eq}通過復(fù)系數(shù)濾波器處理，濾除e_{α_eq}和e_{β_eq}中的高頻抖振，得到估計(jì)反電動(dòng)勢和誤差信號ε_α以及估計(jì)反電動(dòng)勢和誤差信號ε_β；

3)構(gòu)造鎖頻環(huán)，輸入估計(jì)反電動(dòng)勢和誤差信號ε_α以及估計(jì)反電動(dòng)勢和誤差信號ε_β，得到復(fù)系數(shù)濾波器的中心頻率ω_r，所述復(fù)系數(shù)濾波器的中心頻率ω_r即為鎖頻環(huán)估計(jì)角速度

4)將步驟2)得到的估計(jì)反電動(dòng)勢和估計(jì)反電動(dòng)勢通過鎖相環(huán)處理，得到估計(jì)角速度與估計(jì)位置

5)將步驟3)得到的鎖頻環(huán)估計(jì)角速度引入步驟4)中的鎖相環(huán)，構(gòu)造轉(zhuǎn)速前饋鎖相環(huán)，提高估計(jì)角速度與估計(jì)位置的估計(jì)精度。

優(yōu)選的，步驟3)中鎖頻環(huán)的控制方程為：