十二相永磁同步电机无速度传感器控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种十二相永磁同步电机无速度传感器控制方法及装置，其中，方法包括以下步骤：将采集的十二相永磁同步电机的电流进行空间矢量解耦变换得到d‑q平面电流，并根据d‑q平面电流构建模型参考自适应方法的参考模型；将构建的十二相永磁同步电机在预设坐标系下的数学模型进行空间矢量解耦变换得到d‑q平面电流微分方程，并根据d‑q平面电流微分方程构建模型参考自适应方法的可调模型；根据参考模型、可调模型和超稳定性与正性动态系统理论得到十二相永磁同步电机在高转速时的转速估计结果。该方法可以实现对十二相永磁同步电机的高转速估计，有效提高对高转速估计的可靠性和精确性，简单易实现。

【技术实现步骤摘要】
十二相永磁同步电机无速度传感器控制方法及装置
本专利技术涉及电机控制
，特别涉及一种十二相永磁同步电机无速度传感器控制方法及装置。
技术介绍
多相电机可以减小转矩脉动、改善电机的容错能力，而且由于相数增加，具有高功率运行能力，在飞轮储能、电动汽车等对电机效率、转速和功率要求较高的场合有较大的应用潜力。升高转速是提高多相电机系统性能的常用方法，但是随着转速的升高，系统所使用的速度传感器的可靠性和精确度会降低，因此有必要设计一种多相电机的转速估计方法。目前，对于高转速的估计方法一般基于电机数学模型，采用开环或是闭环算法，两者相比，闭环算法不易受外界干扰以及参数变化的影响，具有更高的精确度和可靠性。在闭环算法中，MRAS(ModelReferenceAdaptiveSystem,模型参考自适应系统)是比较常用的方法，其设计基于稳定理论，可以保证系统的渐进收敛性，而且算法比较简单，方便在数字控制系统中实现。
技术实现思路
本申请是基于专利技术人对以下问题的认识和发现作出的：本专利技术主要针对十二相永磁同步电机运行在高转速时的转速估计。相关技术中，对于多相永磁同步电机的转速估计方法主要集中在双三相电机，比如，相关技术介绍了一种将MRAS用于双三相电机实现高转速估计的方案。而对于十二相永磁同步电机目前还没有相关的高转速下基于MRAS的转速估计方法的研究。本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种十二相永磁同步电机无速度传感器控制方法，该方法可以实现对十二相永磁同步电机的高转速估计，有效提高对高转速估计的可靠性和精确性，简单易实现。本专利技术的另一个目的在于提出一种十二相永磁同步电机无速度传感器控制装置。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种十二相永磁同步电机无速度传感器控制方法，包括以下步骤：将采集的十二相永磁同步电机的电流进行VSD(VectorSpaceDecomposition，空间矢量解耦)变换得到d-q平面电流，并根据所述d-q平面电流构建模型参考自适应方法的参考模型；将构建的所述十二相永磁同步电机在预设坐标系下的数学模型进行VSD变换得到d-q平面电流微分方程，并根据所述d-q平面电流微分方程构建模型参考自适应方法的可调模型；根据所述参考模型、所述可调模型和超稳定性与正性动态系统理论得到所述十二相永磁同步电机在高转速时的转速估计结果。本专利技术实施例的十二相永磁同步电机无速度传感器控制方法，通过分别构建模型参考自适应方法的参考模型和可调模型，并根据超稳定性与正性动态系统理论确定电机的转速估计结果，从而实现对十二相永磁同步电机的高转速估计，有效提高对高转速估计的可靠性和精确性，简单易实现。另外，根据本专利技术上述实施例的十二相永磁同步电机无速度传感器控制方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述VSD变换的变换矩阵TVSD为：TVSD＝Tdq·Tαβ，其中，其中，θ表示电机转子位置电角度，I10表示维数为10的单位方阵，k＝1,5,7,11，i＝1,2,3,4，进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述将构建的所述十二相永磁同步电机在预设坐标系下的数学模型进行VSD变换得到d-q平面电流微分方程，并根据所述d-q平面电流微分方程构建模型参考自适应方法的可调模型，进一步包括：构建所述十二相永磁同步电机在预设坐标系下的数学模型，其中，所述预设坐标系为自然坐标系；对所述数学模型进行VSD变换得到所述十二相永磁同步电机的磁链方程与电压方程；将所述磁链方程与电压方程进行整合，并将与转速相关的d-q平面电压方程进行等效变换，得到包含转速的电流微分方程；根据所述电流微分方程构建模型参考自适应方法的可调模型。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，其中，所述将所述磁链方程与电压方程进行整合得到：式中g＝1,2,3，ud、uq、uxg、uyg分别表示变换后d-q、x1-y1、x2-y2、x3-y3平面的电压，Ld、Lq分别表示变换后的d-q平面的电感，Lk表示变换后的漏感，id、iq、ixg、iyg分别表示变换后d-q、x1-y1、x2-y2、x3-y3平面的电流，Rs表示各相绕组电阻，ωe表示转子的电气角速度，Ψf表示永磁体磁链在每相绕组中产生的磁链的幅值；所述电流微分方程为：所述可调模型为：式中，加“^”的变量表示估计值，进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：对所述转速估计结果积分得到转子位置角，其中，所述转速估计结果为：式中，Kp、Ki分别表示PI(Proportional-Integral，比例积分)运算中比例系数和积分系数。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种十二相永磁同步电机无速度传感器控制装置，包括：参考模型构建模块，用于将采集的十二相永磁同步电机的电流进行VSD变换得到d-q平面电流，并根据所述d-q平面电流构建模型参考自适应方法的参考模型；可调模型构建模块，用于将构建的所述十二相永磁同步电机在预设坐标系下的数学模型进行VSD变换得到d-q平面电流微分方程，并根据所述d-q平面电流微分方程构建模型参考自适应方法的可调模型；估计模块，用于根据所述参考模型、所述可调模型和超稳定性与正性动态系统理论得到所述十二相永磁同步电机在高转速时的转速估计结果。本专利技术实施例的十二相永磁同步电机无速度传感器控制装置，通过分别构建模型参考自适应方法的参考模型和可调模型，并根据超稳定性与正性动态系统理论确定电机的转速估计结果，从而实现对十二相永磁同步电机的高转速估计，有效提高对高转速估计的可靠性和精确性，简单易实现。另外，根据本专利技术上述实施例的十二相永磁同步电机无速度传感器控制装置还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述VSD变换的变换矩阵TVSD为：TVSD＝Tdq·Tαβ，其中，其中，θ表示电机转子位置电角度，I10表示维数为10的单位方阵，k＝1,5,7,11，i＝1,2,3,4，进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述可调模型构建模块进一步用于构建所述十二相永磁同步电机在预设坐标系下的数学模型，其中，所述预设坐标系为自然坐标系，对所述数学模型进行VSD变换得到所述十二相永磁同步电机的磁链方程与电压方程，将所述磁链方程与电压方程进行整合，并将与转速相关的d-q平面电压方程进行等效变换，得到包含转速的电流微分方程，根据所述电流微分方程构建模型参考自适应方法的可调模型。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，其中，所述将所述磁链方程与电压方程进行整合得到：式中g＝1,2,3，ud、uq、uxg、uyg分别表示变换后d-q、x1-y1、x2-y2、x3-y3平面的电压，Ld、Lq分别表示变换后的d-q平面的电感，Lk表示变换后的漏感，id、iq、ixg、iyg分别表示变换后d-q、x1-y1、x2-y2、x3-y3平面的电流，Rs表示各相绕组电阻，ωe表示转子的电气角速度，Ψf表示永磁体磁链在每相绕组中产生的磁链的幅值；所述电流微分方程为：所述可调模型为：式中，加“^”的变量表示估计值，进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：积分模块，用于对所述转速估计结果积分得到转子位置角，其中，所述转速估计结果为：式中，Kp、Ki分别表示P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种十二相永磁同步电机无速度传感器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：将采集的十二相永磁同步电机的电流进行空间矢量解耦变换得到d‑q平面电流，并根据所述d‑q平面电流构建模型参考自适应方法的参考模型；将构建的所述十二相永磁同步电机在预设坐标系下的数学模型进行空间矢量解耦变换得到d‑q平面电流微分方程，并根据所述d‑q平面电流微分方程构建模型参考自适应方法的可调模型；以及根据所述参考模型、所述可调模型和超稳定性与正性动态系统理论得到所述十二相永磁同步电机在高转速时的转速估计结果。

【技术特征摘要】
1.一种十二相永磁同步电机无速度传感器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：将采集的十二相永磁同步电机的电流进行空间矢量解耦变换得到d-q平面电流，并根据所述d-q平面电流构建模型参考自适应方法的参考模型；将构建的所述十二相永磁同步电机在预设坐标系下的数学模型进行空间矢量解耦变换得到d-q平面电流微分方程，并根据所述d-q平面电流微分方程构建模型参考自适应方法的可调模型；以及根据所述参考模型、所述可调模型和超稳定性与正性动态系统理论得到所述十二相永磁同步电机在高转速时的转速估计结果。2.根据权利要求1所述的十二相永磁同步电机无速度传感器控制方法，其特征在于，所述空间矢量解耦变换的变换矩阵TVSD为：TVSD＝Tdq·Tαβ，其中，其中，θ表示电机转子位置电角度，I10表示维数为10的单位方阵，k＝1,5,7,11，i＝1,2,3,4，3.根据权利要求1所述的十二相永磁同步电机无速度传感器控制方法，其特征在于，所述将构建的所述十二相永磁同步电机在预设坐标系下的数学模型进行空间矢量解耦变换得到d-q平面电流微分方程，并根据所述d-q平面电流微分方程构建模型参考自适应方法的可调模型，进一步包括：构建所述十二相永磁同步电机在预设坐标系下的数学模型，其中，所述预设坐标系为自然坐标系；对所述数学模型进行空间矢量解耦变换得到所述十二相永磁同步电机的磁链方程与电压方程；将所述磁链方程与电压方程进行整合，并将与转速相关的d-q平面电压方程进行等效变换，得到包含转速的电流微分方程；根据所述电流微分方程构建模型参考自适应方法的可调模型。4.根据权利要求3所述的十二相永磁同步电机无速度传感器控制方法，其特征在于，其中，所述将所述磁链方程与电压方程进行整合得到：式中g＝1,2,3，ud、uq、uxg、uyg分别表示变换后d-q、x1-y1、x2-y2、x3-y3平面的电压，Ld、Lq分别表示变换后的d-q平面的电感，Lk表示变换后的漏感，id、iq、ixg、iyg分别表示变换后d-q、x1-y1、x2-y2、x3-y3平面的电流，Rs表示各相绕组电阻，ωe表示转子的电气角速度，Ψf表示永磁体磁链在每相绕组中产生的磁链的幅值；所述电流微分方程为：所述可调模型为：式中，加“^”的变量表示估计值，5.根据权利要求1所述的十二相永磁同步电机无速度传感器控制方法，其特征在于，还包括：对所述转速估计结果积分得到转子位置角，其中，所述转速估计结果为：式中，Kp...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜新建，陈碧阳，吕静亮，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11