一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定方法及装置，属于永磁同步电机控制领域。该方法通过当前时刻相邻的前一时刻的α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压，得到该当前时刻的α轴电流，并根据该当前时刻的α轴电流，得到该当前时刻的α轴反电动势；通过当前时刻的β轴电流和β轴检测电流，得到该当前时刻的β轴反电动势；根据该当前时刻的α轴反电动势和β轴反电动势可以计算得到该当前时刻的电机转子的角度和角速度，可以在无需霍尔传感器的情况下获取电机转子的角度和角速度，精确度不再取决于霍尔传感器的灵敏度，避免了在霍尔传感器精度下降或受损时不能得到正确的电机转子的角度和角速度的问题，同时也减少了系统的控制结构。

Method and device for determining position and speed of permanent magnet synchronous motor rotor

The invention provides a method and a device for determining the position and speed of the rotor of a permanent magnet synchronous motor, belonging to the control field of a permanent magnet synchronous motor. This method obtains the current of the alpha-axis at the current moment by the current of the alpha-axis, the back-EMF of the alpha-axis and the detection voltage of the alpha-axis adjacent to the current moment, and obtains the back-EMF of the alpha-axis at the current moment according to the current of the alpha-axis, and obtains the current through the current of the beta-axis and the detection current of the beta-axis at the current moment. The angle and angular velocity of the motor rotor at the current moment can be calculated according to the alpha-axis back-EMF and the beta-axis back-EMF, and the angle and angular velocity of the motor rotor can be obtained without Hall sensor. The accuracy is no longer dependent on the sensitivity of Hall sensor. It avoids the problem that the correct angle and angular speed of the motor rotor can not be obtained when the precision of Hall sensor decreases or is damaged, and at the same time reduces the control structure of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定方法及装置
本专利技术涉及永磁同步电机控制领域，特别涉及一种永磁同步电机转子的位置与速度确定方法及装置。
技术介绍
随着永磁同步电机的发展，永磁同步电机被越来越广地应用在位置控制以及速度控制的系统中。现有技术中，永磁同步电机伺服的控制系统中，都需要霍尔传感器配合编码器将采集到的速度或位置信号发送给控制器，从而使控制器根据反馈的信号进行调节。本专利技术人发现上述技术中至少存在以下问题：由于需要霍尔传感器来获取位置或速度信号，一旦传感器精度下降，会造成控制系统失去作用。因此，通过霍尔传感器对永磁同步电机伺服的控制系统，精确度低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种永磁同步电机的位置和速度估算方法，以更好提高精确度。具体而言，包括以下的技术方案：根据本公开实施例的第一方面，提供了一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定方法，所述方法包括：设置永磁同步电机在α-β坐标系下初始时刻的α轴电流、α轴反电动势、β轴电流和β轴反电动势，并获取初始时刻的α轴检测电压和β轴检测电压；获取当前时刻的α轴检测电流、α轴检测电压、β轴检测电流和β轴检测电压，所述当前时刻为所述初始时刻之后的任一采样时刻；根据与该当前时刻相邻的前一时刻的α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压，得到该当前时刻的α轴电流，并根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的α轴反电动势；根据该前一时刻的β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压，得到该当前时刻的β轴电流，并根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的β轴反电动势；根据该当前时刻的α轴反电动势和β轴反电动势得到该当前时刻的电机转子的角度；根据当前时刻的所述电机转子的角度和与该当前时刻相邻的前一时刻的所述电机转子的角度得到该当前时刻的电机转子的角速度。可选的，所述根据与该当前时刻相邻的前一时刻的α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压，得到该当前时刻的α轴电流，包括：将当前时刻相邻的前一时刻α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压输入到α轴电流方程中，计算该当前时刻的α轴电流，所述α轴电流方程为：其中，iα(n+1)为所述当前时刻的α轴电流，iα(n)为所述前一时刻的α轴电流，vα(n)为所述前一时刻的α轴检测电压，eα(n)为所示前一时刻的α轴反电动势，Rs为电机定子绕组电阻，Ts为采样周期，Ls为电机定子绕组电感；所述根据与该当前时刻相邻的前一时刻的β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压，得到该当前时刻的β轴电流，包括：将当前时刻相邻的前一时刻β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压输入到β轴电流方程中，计算该当前时刻的β轴电流，所述β轴电流方程为：其中，iβ(n+1)为所述当前时刻的β轴电流，iβ(n)为所述前一时刻的β轴电流，vβ(n)为所述前一时刻的β轴检测电压，eβ(n)为所述前一时刻的β轴反电动势，Rs为电机定子绕组电阻，Ts为采样周期，Ls为电机定子绕组电感。可选的，所述根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的α轴反电动势包括：根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的α轴电压修正因子；将α轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势；所述根据该当前时刻β的轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的β轴反电动势包括：根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的β轴电压修正因子；将β轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的β轴反电动势。可选的，所述根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的α轴电压修正因子，包括：对当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值进行论域变换，得到第二差值和第二微分值；根据隶属度函数分别得到所述第二差值和第二微分值所对应的模糊子集；根据模糊规则库利用madani推理规则对所述第二差值和第二微分值所对应的模糊子集进行模糊推理运算，得到所述第二差值和第二微分值所对应模糊值；利用重心法对所述模糊值进行反模糊化并乘以预设的比例因子，得到所述α轴电压修正因子；所述根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的β轴电压修正因子，包括：对当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第三差值以及该第三差值在时间上的微分值进行论域变换，得到第四差值和第四微分值；根据隶属度函数分别得到所述第四差值和第四微分值所对应的模糊子集；根据模糊规则库利用madani推理规则对所述第四差值和第四微分值所对应的模糊子集进行模糊推理运算，得到所述第四差值和第四微分值所对应的模糊值；利用重心法对所述模糊值进行反模糊化并乘以预设的比例因子，得到所述β轴电压修正因子。可选的，所述将α轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势，包括：对α轴电压修正因子进行滤波，得到滤波后的α轴电压修正因子，其中通过如下公式对α轴电压修正因子进行滤波：其中，eα(n+1)为所述当前时刻的α轴反电动势，eα(n)为所述前一时刻的α轴反电动势，Fα(n+1)为所述当前时刻的α轴修正因子，fc为低通滤波器的截止频率，fPWM数字滤波器的执行的PWM频率；将滤波后的α轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势；所述将β轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势，包括：对β轴电压修正因子进行滤波，得到滤波后的β轴电压修正因子，其中通过如下公式对β轴电压修正因子进行滤波：其中，eβ(n+1)为所述当前时刻的β轴反电动势，eβ(n)为所述前一时刻的β轴反电动势，Fβ(n+1)为所述当前时刻的β轴修正因子，fc为低通滤波器的截止频率，fPWM数字滤波器的执行的PWM频率。将滤波后的β轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的β轴反电动势。可选的，所述根据该当前时刻的α轴反电动势和β轴反电动势得到该当前时刻的电机转子的角度，包括：根据反电动势方程，计算当前时刻的电机转子的角度，所述反电动势方程为：θ(n)＝arctan(-eα(n)/eβ(n))其中，θ(n)为所述当前时刻的电机转子的角度，eα(n)为所述当前时刻的α轴反电动势，eβ(n)为所述当前时刻β轴反电动势。可选的，所述根据当前时刻的所述电机转子的角度和与该当前时刻相邻的前一时刻的所述电机转子的角度得到该当前时刻的电机转子的角速度，包括：将当前时刻的所述电机转子的角度和相邻的前一时刻的所述电机转子的角度输入到角速度公式中，计算电机转子的角速度，所述角速度公式为：其中，ω为电机的角速度；θn+1为所述当前时刻的角度值；θn为所述前一时刻的角度值；Kspeed为转化为标准速度单位的比例值；m为采样次数。可选的，所述方法还包括：根据所述电机转子的角速度计算电机转子补偿角度；根据所述电机转子补偿角度对所述电机转子的角度进行修正。可选的，所述根据所述电机转子的角速度计算电机转子补偿角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定方法，其特征在于，包括：设置永磁同步电机在α‑β坐标系下初始时刻的α轴电流、α轴反电动势、β轴电流和β轴反电动势，并获取初始时刻的α轴检测电压和β轴检测电压；获取当前时刻的α轴检测电流、α轴检测电压、β轴检测电流和β轴检测电压，所述当前时刻为所述初始时刻之后的任一采样时刻；根据与该当前时刻相邻的前一时刻的α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压，得到该当前时刻的α轴电流，并根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的α轴反电动势；根据该前一时刻的β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压，得到该当前时刻的β轴电流，并根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的β轴反电动势；根据该当前时刻的α轴反电动势和β轴反电动势得到该当前时刻的电机转子的角度；根据当前时刻的所述电机转子的角度和与该当前时刻相邻的前一时刻的所述电机转子的角度得到该当前时刻的电机转子的角速度。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机转子的位置与速度的确定方法，其特征在于，包括：设置永磁同步电机在α-β坐标系下初始时刻的α轴电流、α轴反电动势、β轴电流和β轴反电动势，并获取初始时刻的α轴检测电压和β轴检测电压；获取当前时刻的α轴检测电流、α轴检测电压、β轴检测电流和β轴检测电压，所述当前时刻为所述初始时刻之后的任一采样时刻；根据与该当前时刻相邻的前一时刻的α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压，得到该当前时刻的α轴电流，并根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的α轴反电动势；根据该前一时刻的β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压，得到该当前时刻的β轴电流，并根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的β轴反电动势；根据该当前时刻的α轴反电动势和β轴反电动势得到该当前时刻的电机转子的角度；根据当前时刻的所述电机转子的角度和与该当前时刻相邻的前一时刻的所述电机转子的角度得到该当前时刻的电机转子的角速度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据与该当前时刻相邻的前一时刻的α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压，得到该当前时刻的α轴电流，包括：将当前时刻相邻的前一时刻α轴电流、α轴反电动势和α轴检测电压输入到α轴电流方程中，计算该当前时刻的α轴电流，所述α轴电流方程为：其中，iα(n+1)为所述当前时刻的α轴电流，iα(n)为所述前一时刻的α轴电流，vα(n)为所述前一时刻的α轴检测电压，eα(n)为所示前一时刻的α轴反电动势，Rs为电机定子绕组电阻，Ts为采样周期，Ls为电机定子绕组电感；所述根据与该当前时刻相邻的前一时刻的β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压，得到该当前时刻的β轴电流，包括：将当前时刻相邻的前一时刻β轴电流、β轴反电动势和β轴检测电压输入到β轴电流方程中，计算该当前时刻的β轴电流，所述β轴电流方程为：其中，iβ(n+1)为所述当前时刻的β轴电流，iβ(n)为所述前一时刻的β轴电流，vβ(n)为所述前一时刻的β轴检测电压，eβ(n)为所述前一时刻的β轴反电动势，Rs为电机定子绕组电阻，Ts为采样周期，Ls为电机定子绕组电感。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的α轴反电动势，包括：根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的α轴电压修正因子；将α轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的α轴反电动势；所述根据该当前时刻β的轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到该当前时刻的β轴反电动势，包括：根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的β轴电压修正因子；将β轴电压修正因子乘以预设的滑模增益得到当前时刻的β轴反电动势。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据该当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的α轴电压修正因子，包括：对当前时刻的α轴电流和α轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值进行论域变换，得到第二差值和第二微分值；根据隶属度函数分别得到所述第二差值和第二微分值所对应的模糊子集；根据模糊规则库利用madani推理规则对所述第二差值和第二微分值所对应的模糊子集进行模糊推理运算，得到所述第二差值和第二微分值所对应模糊值；利用重心法对所述模糊值进行反模糊化并乘以预设的比例因子，得到所述α轴电压修正因子；所述根据该当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第一差值以及该第一差值在时间上的微分值，得到当前时刻的β轴电压修正因子，包括：对当前时刻的β轴电流和β轴检测电流的第三差值以及该第三差值在时间上的微分值进行论域变换，得到第四差值和第四微分值；根据隶属度函数分别得到所述第四差值和第四微分值所对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺容波，李中兵，安博，邓书朝，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34