用于电动机的无传感器控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于电动机的无传感器控制方法和系统。其包括被配置成估算电动机的反EMF的反EMF观测器和被配置成基于由所述反EMF观测器估算出的上述反EMF来计算考虑电动机铁损的电角度误差的角度误差计算器。角度误差补偿器被配置成补偿由所述角度误差计算器所算出的所述电角度误差。用于补偿所算出的电角度误差的电角度通过所述电动机的模拟或实验来获得。另外，PLL控制器被配置成接收所补偿的电角度以通过减少由所述铁损引起的所述电角度误差来估算实际角度，并基于所估算的实际角度来操作该电动机。

Sensorless control method and system for an electric motor

The invention provides a sensorless control method and system for an electric motor. Which is configured to estimate motor anti EMF anti EMF observer and is configured to be estimated by the observer of the anti EMF anti EMF to calculate the electric motor loss angle error based on the angle error calculator. The angle error compensator is configured to compensate for the electrical angular error calculated by the angle error calculator. The electrical angle used to compensate for the calculated electrical angular error is obtained by simulation or experiment of the motor. In addition, the PLL controller is configured to receive the electrical angle compensation to reduce the loss caused by the electrical angle error to estimate the actual angle and actual angle based on the estimated to operate the motor.

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2014年10月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2014-0132596的优先权和权益，其全部内容以参考方式并入本文。
本专利技术涉及一种用于电动机的无传感器控制方法和系统，并且更为具体地，涉及一种用于电动机的无传感器控制方法和系统，其通过将考虑电动机铁损的控制模型加到反电动势(反EMF)观测器并通过上述控制模型获得考虑上述铁损的更精确的电角度误差，从而可以在所述电动机的超高速驱动区域更稳定地执行无传感器控制。
技术介绍
如本领域普通技术人员所公知的，应用于电涡轮增压器的电动机是相当小的电动机因此其可受其特征损耗的影响。通常而言，永磁电动机可在不考虑其铁损的情况下操作。然而，由于该铁损与电动机的速度成比例地增加，所以当所述发动机在超高速驱动区域中操作时(比如，当交通工具以大于预定速度的速度行进时)需要考虑其铁损。因此，需要基于考虑铁损的控制模型来操作超高速电动机。同时，尽管在电动机操作时需要精确检测该电动机转子的位置，但是能被配置来检测该电动机的超高速区域中转子位置的传感器是无法商业购买的传感器。因此，需要一种不使用被配置为检测上述转子的位置的传感器的无传感器控制，以基于电动机在其高速区域的控制模型来操作该电动机。然而，由于根据现有技术的用于电动机的无传感器控制方法使用不考虑电动机铁损的控制模型，所以随着电动机的速度增加引起潜在的不可控的情况从而估算出的电角度会变得更加不精确。参考示出用于常见的永磁电动机的控制器的图1，基于反EMF的用于常见永磁电动机的无传感器控制方法使用估算出的d-轴和q-轴电压指令和测得的电流观测反EMF以获得电角度误差。锁相环(PLL)控制器被用于减少所获得的电角度误差。估算速度和电角度信息可从锁相环控制器的输出获得，并且可用在电动机的矢量控制中。为了获得精确的电角度误差，需要观测反EMF，并且反EMF的观测可从电动机控制模型获得。通常来说，一直使用不考虑铁损的电动机控制模型，其不一定适合控制存在大量铁损的超高速电动机。因此，不考虑铁损的无传感器控制会在操作超高速电动机时引起大量电角度误差。在本章节公布的上述信息仅用于加强本专利技术
技术介绍
的理解，因此可能包含不形成本领域的普通技术人员所已知的现有技术的信息。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种用于电动机的无传感器控制系统，该无传感器控制系统通过将考虑电动机铁损的控制模型添加到反电动势(反EMF)观测器并通过上述控制模型获得考虑铁损的更精确的电角度误差，从而可以在电动机的超高速驱动区域更稳定地执行无传感器控制。进一步地，本专利技术提供一种用于电动机的无传感器控制方法，在该方法中电动机的铁损可被反EMF观测器考虑，并且该方法可基于所考虑的铁损补偿该电动机的反EMF，使用所补偿的反EMF计算精确的电角度误差，并且然后在该电动机的控制中使用该更精确的电角度误差。本专利技术的一个示例性实施方式提供一种控制包括永磁电动机在内的电动机的无传感器控制系统，其可包括：反EMF观测器，其被配置成估算该电动机的反EMF；角度误差计算器，其被配置成基于通过上述反EMF观测器估算的反EMF来计算考虑上述电动机铁损的电角度误差；角度误差补偿器，其被配置成补偿由上述角度误差计算器计算的电角度误差，其中用于补偿所计算出的电角度误差的电角度可通过上述电动机的模拟或实验获得；以及PLL控制器，其被配置成接收所补偿的电角以通过减少由上述铁损引起的电角度误差来估算实际角度，并且基于该估算出的实际角度来操作上述电动机。与考虑铁损的电角度误差(ζ)相关联的电动机电压(υγ，υδ)可通过以下方程式计算：υγυδ=Rs+pLd-ωeLqωeLqRs+pLdiγiδ+-A2+B2sin(Δθ+ζ)A2+B2cos(Δθ+ζ)]]>ζ=tan-1(BA)]]>A=Eex+ωe2LdLqRiiq]]>B=ωe2Lq(ψm+Ldid)Ri]]>d、q：精确的d、q-轴ωe：电动机的电角速度id：d-轴电流iq：q-轴电流idi：d-轴铁损电流iqi：q-轴铁损电流idm：d-轴磁化电流iqm：q-轴磁化电流vd：d-轴电压vq：q-轴电压Rs：定子相电阻Ri：铁损等效电阻Ld：d-轴电感Lq：q-轴电感ψm：永磁磁通常数Piron：铁损Ph：磁滞损耗Ped：涡流损耗反EMF观测器输出的反EMF(e′γ，e′δ)可通过以下方程式进行计算：eγ′=-A2+B2sin(Δθ+ζ)eδ′=A2+B2cos(Δθ+ζ),Δθ+ζ=tan-1(-eγ′eδ′)]]>ζ=tan-1(BA)]]>A=Eex+ωe2LdLqRiiq]]>B=ωe2Lq(ψm+Ldid)Ri]]>本专利技术的另一个示例性实施方式提供一种通过无传感器控制器执行的用于电动机的无传感器控制方法，该无传感器控制器包括反电动势(EMF)观测器和锁相环(PLL)控制器，上述方法可包括：使用反EMF观测器估算电动机的反EMF；基于所估算出的反EMF计算考虑电动机铁损的电角度误差；并且通过减少在上述PLL(锁相环)控制器中由于铁损引起的误差角度来补偿所计算出的电角度误差、将所补偿的电角度误差输入到上述PLL控制器来估算实际角度，并且基于所估算出的实际角度来操作上述电动机，其中与考虑铁损的电角度误差(ζ)相关联的所述电动机的电压(υγ，υδ)通过以下方程式来计算：υγυδ=Rs+pLd-ωeLqωeLqRs+pLdiγiδ+-A2+B2sin(Δθ+ζ)A2+B2cos(Δθ+ζ)]]>ζ=tan-1(BA)]]>A=Eex+ωe2LdLqRiiq]]>B=ωe2Lq(ψm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制具有永磁电动机的电动机的无传感器控制系统，包括：反EMF观测器，其被配置成估算所述电动机的反EMF；角度误差计算器，其被配置成基于由所述反EMF观测器估算出的所述反EMF来计算考虑所述电动机的铁损的电角度误差；角度误差补偿器，其被配置成补偿由所述角度误差计算器所算出的所述电角度误差，其中用于补偿所算出的电角度误差的电角度通过所述电动机的模拟或实验而获得；以及PLL控制器，其被配置成接收所补偿的电角度以通过减少由所述铁损引起的所述电角度误差来估算实际角度，并且基于所估算出的实际角度来操作所述电动机。

【技术特征摘要】
2014.10.01 KR 10-2014-01325961.一种控制具有永磁电动机的电动机的无传感器控制系统，包
括：
反EMF观测器，其被配置成估算所述电动机的反EMF；
角度误差计算器，其被配置成基于由所述反EMF观测器估算出的
所述反EMF来计算考虑所述电动机的铁损的电角度误差；
角度误差补偿器，其被配置成补偿由所述角度误差计算器所算出
的所述电角度误差，其中用于补偿所算出的电角度误差的电角度通过
所述电动机的模拟或实验而获得；以及
PLL控制器，其被配置成接收所补偿的电角度以通过减少由所述
铁损引起的所述电角度误差来估算实际角度，并且基于所估算出的实
际角度来操作所述电动机。
2.根据权利要求1所述的无传感器控制系统，其中，
与考虑所述铁损的所述电角度误差ζ相关联的所述电动机的电压
vγ、vδ通过以下方程式进行计算：
vγvδ=Rs+pLd-ωeLqωeLqRs+pLdiγiδ+-A2+B2sin(Δθ+ζ)A2+B2cos(Δθ+ζ)]]>ζ=tan-1(BA)]]>A=Eex+ωe2LdLqRiiq]]>B=-ωe2Lq(ψm+Ldid)Ri]]>其中，d、q：精确的d、q-轴；ωe：电动机的电角速度；id：d-轴
电流；iq：q-轴电流；idi：d-轴铁损电流；iqi：q-轴铁损电流；idm：d-
轴磁化电流；iqm：q-轴磁化电流；vd：d-轴电压；vq：q-轴电压；Rs：
定子相电阻；Ri：铁损等效电阻；Ld：d-轴电感；Lq：q-轴电感；ψm：
永磁磁通常数；Piron：铁损；Ph：磁滞损耗；Ped：涡流损耗。
3.根据权利要求2所述的无传感器控制系统，其中，
从所述反EMF观测器输出的反EMFe′γ、e′δ通过以下方程式进行

\t计算：
eγ′=-A2+B2sin(Δθ+ζ)eδ′=A2+B2cos(Δθ+ζ),Δθ+ζ=tan-1(-eγ′eδ′)]]>ζ=tan-1(BA)]]>A=Eex+ωe2LdLqRiiq]]>B=-ωe2Lq(ψm+Ldid)Ri]]>4.一种通过无传感器控制器执行的用于电动机的无传感器控制
方法，其中，
所述无传感器控制器包括反电动势(EMF)观测器和锁相环(PLL)
控制器，
所述方法包括：
通过所述无传感器控制器，使用所述反EMF观测器来估算所述电
动机的反EMF；
通过所述无传感器控制器，基于所估算出的反EMF来计算考虑所
述电动机的铁损的电角度误差；并且
通过所述无传感器控制器，补偿所计算出的电角度误差；
通过所述无传感器控制器，将所补偿的电角度误差输入到所述
PLL控制器而通过在所述PLL控制器中减少由于所述铁损引起的所述
误差角度来估算实际角度，并且基于所估算出的实际角度来操作所述
电动机，
其中与考虑所述铁损的所述电角度误差ζ相关联的所述电动机的
电压vγ、v...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁在植，金成原，廉基台，黄泰元，金俊佑，南光熙，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，浦项工科大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR