【技术实现步骤摘要】
一种频率连续变化的高频正弦电压注入的永磁同步电机位置估计方法
本专利技术涉及永磁同步电机控制
,特别涉及一种频率连续变化的高频正弦电压注入的永磁同步电机位置估计方法。
技术介绍
永磁同步电动机(PMSM)具有高效率、高功率密度、高控制精度等优点,而被广泛用于高性能驱动系统,例如家用电器、工业自动化装备、电动汽车等。永磁同步电机矢量控制需要实时获得转子永磁体磁极位置进行坐标变换,实现转矩、磁链解耦控制。但是,常用位置传感器,例如光电编码器、旋转变压器等,会增加电机系统的成本,降低系统可靠性。近三十年,多种无位置传感器控制策略相继被提出。其中,低速范围和静止工况下,使用的高频注入法通过向电机定子绕组注入高频激励电压信号,并从高频电流响应中解调出转子位置。然而,注入高频信号的频率受制于逆变器开关频率限制,通常在0.5kHz~2kHz范围内,在注入频率处会产生尖锐的噪音,属于人耳可听范围。另一方面,注入高频信号会引起电磁兼容问题,会对周围电子设备产生影响。上述缺点限制了该方法在实际工业、家用等场合的应用。针对高频注入带来的问题,文献《SensorlessControlStrategyforIPMSMtoReduceAudibleNoisebyVariableFrequencyCurrentInjection》(DuB,ZhaoT,HanS,SongL,CuiS.IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2020,67(2):1149-59.)采用一种变频电流注入方法 ...
【技术保护点】
1.一种频率连续变化的高频正弦电压注入的永磁同步电机位置估计方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:/n步骤1,设计频率连续变化且幅值/频率为常数的高频正弦电压信号发生器,过程如下:/n1.1设计频率连续变化的高频正弦电压信号发生器,分为二个阶段进行:/n第一阶段为角频率增长阶段:/n当第一个注入周期开始时,生成一个角频率为ω
【技术特征摘要】
1.一种频率连续变化的高频正弦电压注入的永磁同步电机位置估计方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1,设计频率连续变化且幅值/频率为常数的高频正弦电压信号发生器,过程如下:
1.1设计频率连续变化的高频正弦电压信号发生器,分为二个阶段进行:
第一阶段为角频率增长阶段:
当第一个注入周期开始时,生成一个角频率为ωh1的正弦波,然后让角频率线性增加,即ωhk=ωh1+(k-1)Δω,直到角频率增加至ωhm,则注入频率连续变化的高频正弦电压信号:
uinj=uh(t)sin(ωhkt);
其中,uh(t)为频率连续变化的高频正弦电压信号随时间变化的幅值,ωh1为注入信号的第1个周期的角频率,ωhk为注入信号的第k个周期的角频率,ωhm为注入信号的第m个周期的角频率,t为时间,其中1≤k≤m,k、m为正整数,Δω=(2π)/Ts,Ts为控制周期;
第二阶段为角频率减小阶段:
当角频率增加至ωhm,然后让角频率线性减小,即ωhz=ωhm-(z-m)Δω,直到角频率减小至ωhy,则注入频率连续变化的高频正弦电压信号:
uinj=uh(t)sin(ωhzt);
其中,ωhz为注入信号的第z个周期的角频率,ωhy为注入信号的第y个周期的角频率,其中m≤z≤y,z、y为正整数,ωh1=ωhy;
同理,当角频率达到ωhy后,则继续使角频率线性增加,重复上述步骤,以这种方式作为一个循环,以此往下进行,将会产生频率连续变化的高频正弦电压信号;
1.2设置幅值/频率为常数的高频正弦电压信号发生器;
频率连续变化的高频正弦电压信号的幅值需要随其频率变化而变化,为了保证信噪比,需要满足产生频率连续变化的高频正弦电压信号的幅值与角频率成正比;
在这里定义幅值频率比为kv,即:
kv=uh(t)/ωh(t);
其中,ωh(t)为频率连续变化的高频正弦电压信号随时间变化的角频率;
步骤2,建立高频电压信号下永磁同步电机数学模型,过程如下:
2.1,在dq两相同步旋转坐标系上,永磁同步电机状态方程表示如下:
式中,ud、uq、id、iq分别为dq坐标系上定子电压、电流,Rs为定子电阻,Ld、Lq为d、q轴电感,ωe为电气角速度,Ψf为永磁体磁链幅值;
2.2,由于高频注入信号的频率远高于电机的基波频率,因此把三相永磁同步电机看作一个电阻和电感电路,又因为高频时电阻相对电抗非常小,所以忽略电阻;此时,三相永磁同步电机的高频电压方程简化为:
式中,udh、uqh、idh、iqh为d、q轴上的高频...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴春,王世军,陈强,
申请(专利权)人:浙江工业大学,
类型:发明
国别省市:浙江;33
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