当前位置: 首页 > 专利查询>湖南大学专利>正文

一种基于内置式永磁同步电机的全速度范围位置检测方法技术

技术编号:15516576 阅读:203 留言:0更新日期:2017-06-04 07:31
本发明专利技术提供一种基于内置式永磁同步电机的全速度范围位置检测方法,包括:将给定转速n

【技术实现步骤摘要】
一种基于内置式永磁同步电机的全速度范围位置检测方法
本专利技术涉及交流调速
,更具体地,涉及一种基于内置式永磁同步电机的全速度范围位置检测方法。
技术介绍
随着永磁材料、电力电子技术和电机控制理论的快速发展,永磁同步电机以优越的性能和牢固性等优点,在数控机床、工业机器人、航空航天、电动汽车等领域得到日益广泛的应用。永磁同步电动机由于无需励磁电流,运行效率、转矩惯性比和功率密度都很高,因而被广泛地应用在交流调速传动中,但它的高性能控制需要精确的转子位置和速度信号去实现磁场定向。在传统的运动控制系统中,通常采用光电编码器或旋转变压器来检测转子的位置和速度。然而,这些机械式的传感器都要受到自身体积、质量等因素的影响,特别是在有些环境中,机械式传感器受周边环境因素影响较大,容易造成系统不稳定。同时,位置传感器增加了系统的成本。因此,取消这些装置而采用永磁同步电动机无位置传感器矢量控制技术成为交流调速领域中的一大热点。目前的无位置传感器技术在交流调速领域的存在一些缺点,永磁同步电动机无位置传感器控制技术的研究已经取得了丰硕的成果,但大多依赖于对电动机基波方程的分析,不适于低速及零速下应用,而且对电动机的参数非常敏感。例如滑模观测器、模型参考自适应、反电势以及卡尔曼滤波等方法,都是适用于中高速情况下,不适于低速以及零速范围。为此,必须深入研究低速以及零速在内的转子位置、速度的强鲁棒性检测方法,然后结合中高速的无位置方法,最终实现全速度范围的无位置传感器控制技术。
技术实现思路
本专利技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于内置式永磁同步电机的全速度范围位置检测方法,该方法可实现全速度范围的无位置传感器控制。根据本专利技术的一个方面,提供一种基于内置式永磁同步电机的全速度范围位置检测方法,该方法包括应用于中高速范围的模型参考自适应方法和应用于低速及零速范围的最小电压注入法,具体步骤如下:步骤1,将给定转速n*与反馈的预测转速比较,通过PI速度调节器得到q轴给定电流i*q;步骤2,将dq轴给定电流i*q和i*d分别与dq轴反馈电流idq比较,通过PI电流调节器得到dq轴电压vdq;步骤3,dq轴电压vdq经park逆变换(2r/2s)得到两相静止电压vαβ;步骤4,将两相静止电压vαβ输入到空间矢量脉宽调制SVPWM中控制逆变器的开关通断,以控制内置式永磁同步电机(IPMSM)。进一步,所述步骤1中,通过模型参考自适应法的预测转速和最小电压注入法的预测转速加权计算得到预测转速进一步,所述步骤1中,预测转速的计算公式为其中G1、G2分别为的加权系数。本申请的全速度范围无位置传感器控制方法,采用加权系数算法在模型参考自适应方法和最小电压注入法两种检测方法之间切换。w1-w2为转速切换区间,w≤w1时为低速运行阶段,无速度传感器采用最小电压注入法,此时预测转速的加权系数G1=1;w1<w<w2时为切换阶段,此时的预测转速值为两种方法所得预测转速值的加权和,即G1+G2=1,G1和G2随转速做线性变化;w≥w2时为中高速运行阶段,无速度传感器控制采用模型参考自适应方法,此时G2=1。具体的转速切换区间通过进一步实验确定最佳值,由此即可实现内置式永磁同步电机在全速度范围内的无速度传感器控制方法。进一步,所述步骤2中,采用i*d=0,通过步骤4采集到的电流iabc经过3s/2r坐标变换得到dq轴反馈电流idq。进一步,由预测转速进行积分得到的预测角度输入到3s/2r坐标变换中。进一步,所述步骤3中,将由预测转速积分得到的预测角度输入到park逆变换(2r/2s)中。进一步,所述步骤4中,根据电压矢量采用空间矢量脉宽调制SVPWM算法生成功率器件脉宽信号,再通过电压源逆变器将所述的功率器件脉宽信号产生三相绕组电流iabc,发送给永磁同步电机IPMSM。其中,根据电压矢量采用空间矢量脉宽调制SVPWM算法生成功率器件脉宽信号,再通过电压源逆变器将所述的功率器件脉宽信号产生三相绕组电流iabc,发送给永磁同步电机PMSM。所述空间矢量脉宽调制SVPWM算法,用于根据电压矢量,采用空间电压矢量脉宽调制算法生成功率器件脉宽信号;电压源逆变器,用于根据所述功率器件脉宽信号产生三相绕组电流,发送给永磁同步电机。进一步,基于模型参考自适应法的预测转速的方法包括:步骤11)选择永磁同步电机PMSM本身作为参考模型,以定子电流数学模型作为可调模型,采用并联结构辨识转速;步骤12)两相静止坐标下电压vα、vβ经过2s/2r变换得到vd、vq,通过并联可调模型,得到预测的dq轴电流永磁同步电机端输出的iα、iβ经2s/2r变换得到dq轴电流idq;步骤13)将预测的dq轴电流和dq轴电流idq一起输入到自适应律中,得到预测转速对预测转速进行积分得到预测角度进一步,步骤12)中,所述并联可调模型为进一步,步骤13)中,所述自适应律为其中,kp,ki为比例积分系数。进一步,基于最小电压注入法的预测转速的方法包括:αβ轴在注入电压后的变化量经过park变换得到两相旋转坐标轴γδ的电流变化量电流变化量的虚部包含转子位置误差信息通过PLL锁相环即可得到转子的预测速度再对预测速度进行积分就可以得到转子的预测角度基于上述技术方案,本申请提出的基于内置式永磁同步电机的全速度范围位置检测方法,把适用于中高速范围检测的模型参考自适应方法与适用于低速以及零速范围检测的最小电压注入法相结合,可实现全速度范围的无速度传感器的系统控制。附图说明图1为根据本专利技术实施例的全速度范围的无速度传感器的系统控制框图;图2为根据本专利技术实施例的加权系数算法的控制策略图;图3为根据本专利技术实施例的系统控制流程图;图4为根据本专利技术实施例的模型参考自适应方法具体实现框图;图5为根据本专利技术实施例的转子预测位置及预测速度的机理图;图6为根据本专利技术实施例的注入电压矢量与电流采样框图。具体实施方式下面结合附图和实施例,对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术,但不用来限制本专利技术的范围。在根据本申请的一个实施例中,参考图1,提出了全速度范围的无速度传感器的系统控制框图,把适用于中高速范围的模型参考自适应方法与适用于低速以及零速范围的最小电压注入法相结合。主系统仍采用转速电流双闭环结构,给定转速n*与反馈的预测转速比较后通过PI速度调节器得到q轴给定电流,这里采用i*d=0的控制方法,dq轴给定电流分别与iabc经过坐标变换得到的dq轴反馈电流比较,通过PI电流调节器得到dq轴电压vdq,经过park逆变换(2r/2s)得到两相静止电压vαβ输入到SVPWM调制中控制逆变器的开关通断,从而控制内置式永磁同步电机(IPMSM)。图中为模型参考自适应的预测的速度,为最小电压注入法预测的速度,两者分别乘以加权系数G2G1得到反馈的预测速度对得到的预测速度进行积分则得到预测的角度然后输入到2r/2s以及3s/2r坐标变换中。下面介绍如何实现全速度范围无位置传感器控制方法,这里采用的是加权系数算法在两种检测方法之间切换,算法的控制策略如图2所示。w1-w2为转速切换区间,w≤w1时为低速运行阶段,无速度传感器采用最小电压注入法,此时预测转速的加权系数G1=1;w1&l本文档来自技高网...
一种基于内置式永磁同步电机的全速度范围位置检测方法

【技术保护点】
一种基于内置式永磁同步电机的全速度范围位置检测方法,其特征在于,包括:步骤1,将给定转速n

【技术特征摘要】
1.一种基于内置式永磁同步电机的全速度范围位置检测方法,其特征在于,包括:步骤1,将给定转速n*与预测转速比较,通过PI速度调节器得到q轴给定电流i*q;步骤2,将dq轴给定电流i*q和i*d分别与dq轴反馈电流idq比较,通过PI电流调节器得到dq轴电压vdq;步骤3,dq轴电压vdq经park逆变换得到两相静止电压vαβ;步骤4,将两相静止电压vαβ输入到空间矢量脉宽调制中控制逆变器的开关通断,以控制内置式永磁同步电机。2.根据权利要求1所述的位置检测方法,其特征在于,所述步骤1中,通过模型参考自适应法的预测转速和最小电压注入法的预测转速加权计算得到预测转速3.根据权利要求2所述的位置检测方法,其特征在于,所述步骤1中,预测转速的计算公式为其中G1、G2分别为的加权系数。4.根据权利要求1所述的位置检测方法,其特征在于,所述步骤2中,采用i*d=0,通过步骤4采集到的电流iabc经过3s/2r坐标变换得到dq轴反馈电流idq。5.根据权利要求4所述的位置检测方法,其特征在于,由预测转速进行积分得到的预测角度输入到3s/2r坐标变换中。6.根据权利要求1所述的位置检测方法,其特征在于,所述步骤3中,将由预测转速积分得到的预测角度输入到park逆变换中。7.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄守道高剑李良涛罗德荣荣飞
申请(专利权)人:湖南大学
类型:发明
国别省市:湖南,43

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1