基于扩展卡尔曼滤波器的表贴式永磁同步电机负载转矩观测方法技术

本发明专利技术提供基于扩展卡尔曼滤波器的表贴式永磁同步电机负载转矩观测方法，以矢量控制为基础，依据永磁同步电机两相旋转坐标系下的数学模型，得出永磁同步电机用于负载转矩观测的数学模型，将其代入扩展卡尔曼滤波算法中，实现对永磁同步电机负载转矩的观测。本发明专利技术的基于扩展卡尔曼滤波器的表贴式永磁同步电机负载转矩观测方法，利用扩展卡尔曼滤波器算法实现对表贴式永磁同步电机负载转矩的实时监测，不仅可以实现无传感器监测永磁同步电机负载转矩，而且结构简单、成本低、具有较强的抗干扰能力。

Load torque observation method of SMSM based on extended Kalman filter

【技术实现步骤摘要】
基于扩展卡尔曼滤波器的表贴式永磁同步电机负载转矩观测方法
本专利技术涉及永磁同步电机
，具体涉及基于扩展卡尔曼滤波器的表贴式永磁同步电机负载转矩观测方法。
技术介绍
永磁同步电机(PMSM:PermanentMagnetSynchronousMotor)具有高功率、高能量密度、结构简单的优点，在众多工业领域得到越来越广泛的应用。在控制电机运行时，要使电机能够在全速度范围内和全负载范围内提供精确的转矩控制。除此之外，通过对比给定的指令转矩与驱动电机系统的实际转矩，可以间接反映驱动电机系统的运行状态，推断是否有故障。因此转矩的实时监测不仅是保证控制性能的要求，更是一项重要的安全指标。传统的转矩测量方法是通过转矩测量仪器来测量转矩，这种测量方法具有测量成本较高，受到仪器精度影响较大，在一些场合会受到安装条件的限制，并且还具有维护不方便，不能实现负载转矩的实时在线监测等缺点。
技术实现思路
为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供基于扩展卡尔曼滤波器的表贴式永磁同步电机负载转矩观测方法，克服了上述现有技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于扩展卡尔曼滤波器的表贴式永磁同步电机负载转矩观测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：获取表贴式永磁同步电机的实际转度与电机三相电流i

【技术特征摘要】
1.基于扩展卡尔曼滤波器的表贴式永磁同步电机负载转矩观测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获取表贴式永磁同步电机的实际转度与电机三相电流iabc，三相电流iabc经过Clarke变换变换得到静止两相坐标系下电流iα和iβ，通过Park变换得到旋转两相坐标系下电流id和iq；
步骤2：对电机的给定转速与电机的实际转速的差值进行转速调节器(ASR)调节确定q轴给定电流iq*，d轴电流为给定电流id*；
步骤3：将q轴给定电流iq*与反馈电流iq的差值和d轴给定电流id*与反馈电流id的差值经过电流调节器(ACR)调节后，得到d和q轴实时电压ud、uq；
步骤4：d和q轴实时电压ud、uq经过反PARK变换得到α和β轴实时电压uα、uβ；
步骤5：对α和β轴实时电压uα、uβ进行SVPWM调制得到脉宽调制波形，将脉宽调制波形送入逆变器对永磁同步电机进行控制，得到实时的三相电流iabc和三相电压uabc；
步骤6：将实时电流id、iq，实时电压ud、uq以及实时电角速度we送入基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的负载转矩观测器中,实现永磁同步电机负载转矩的实时观测。


2.根据权利要求1所述的基于扩展卡尔曼滤波器的表贴式永磁同步电机负载转矩观测方法，其特征在于：
所述的表贴式永磁同步电机中，转子磁路结构对称，又由于永磁材料的磁导率与气隙的磁导率相接近，所以Ld＝Lq＝L,在两相旋转坐标系d-q下，永磁同步电机的电压方程为:



式中，ud、uq、id、iq分别为两相旋转坐标系d轴、q轴的电压和电流；Rs、L、ψf分别为定子电阻、交直轴电感以及转子永磁体磁链；we为电机的电角速度；
将式(1)变换为电流方程可得：



且电磁转矩为：
其中pn为永磁同步电机极对数；
电机的机械运动方程为：



其中wm为电机的机械角速度，J为转动惯量；B为阻尼系数，TL为负载转矩，且电角速度we＝pnwm；
所以经变换得电机得机械运动方程为：



又由于在实际情况下，电机负载转矩波动时间远远大于电机控制系统动态过程时间，所以负载转矩以看作稳态值来计算，对其求导可以得到以下方程：



由式(2)、(5)、(6)可以写成如下形式：



可以将...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁文，刘兆国，
申请(专利权)人：江苏新安电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32