针对高频电压注入的静止下的角度位置误差估计制造技术

根据一个方面，提供一种用于执行角度位置误差估计的装置。该装置使用具有高频电压注入的无传感器矢量控制方法，根据预先定义的脉动转矩信号来操作(601)同步电动机(111)。预先定义的脉动转矩信号具有零均值并且与转矩操作点相对应。该装置在基本上与预先定义的脉动转矩信号的端点相对应的第一时间实例处测量(602)估计角度位置的第一值，并且在第一时间实例之后发生的第二时间实例处测量估计角度位置和估计角速度的第二值。基于所测量的值，该装置对估计角度位置中的误差进行估计(603)，并且将该误差存储(604)到查找表。在针对一个或多个预先定义的脉动转矩信号执行所述步骤之后，该装置使用针对角度位置误差校正的查找表来操作(607)同步电动机(111)。的查找表来操作(607)同步电动机(111)。的查找表来操作(607)同步电动机(111)。

【技术实现步骤摘要】
针对高频电压注入的静止下的角度位置误差估计


[0001]各个示例实施例涉及对工业过程的控制。

技术介绍

[0002]在同步电动机中，电动机轴(即，转子)的旋转与稳定状态下的电源电流的频率同步，以使旋转时段恰好等于整数个交流(AC)周期。控制同步电动机的一种常见方式是所谓的矢量控制，其中电动机的转矩通过控制定子电流矢量来控制。为了实现所述矢量控制，需要估计转子的角度位置(例如，使用电压注入)。该估计主要取决于电动机的凸极性。任何基于凸极性的无传感器方法的主要挑战中的一个主要挑战是克服旋转参考系中d轴与q轴之间的差分交叉耦合所引入的误差。
[0003]US 10 224 851 B2公开了一种用于使用磁性对准特征对电机进行无传感器控制的系统和方法。WO 00/25418 A1公开了一种用于对感应电机进行无速度传感器控制的系统和方法。SILVERIO BOLOGNANI等人的“基于电流注入和反EMF观测器的非凸出式PMSM中的无传感器准静止和极低速位置检测”(SENSORLESS CONTROL FOR ELECTRICAL DRIVES(S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装置，包括：用于执行角度位置误差估计的器件，用于通过以下各项依序针对同步电动机的一个或多个转矩操作点中的每个转矩操作点执行所述角度位置误差估计：使用具有高频电压注入的无传感器矢量控制方法，根据预先定义的脉动转矩信号来操作(601)所述同步电动机(111)，其中所述预先定义的脉动转矩信号的峰值幅度与所述同步电动机的转矩操作点相对应，并且所述预先定义的脉动转矩信号的均值为零；基于从所述同步电动机(111)接收的输出定子电流信号的高频分量来测量(602)至少以下各项：在与所述预先定义的脉动转矩信号的端点相对应的第一时间实例处的所述同步电动机的转子的估计角度位置的第一值在所述第一时间实例之后的预先定义的时间Δt发生的第二时间实例处的所述估计角度位置的第二值以及所述第二时间实例处的估计角速度的第二值将所述估计角度位置的所述第一值中的误差Δθ估计(603)为以及将所述估计角度位置中的所述误差至少存储(604)到数据库中的查找表；以及用于操作(607)所述同步电动机(111)的器件，用于在所述角度位置误差估计之后使用具有高频电压注入的所述无传感器矢量控制方法在所述一个或多个转矩操作点处操作(607)所述同步电动机(111)，其中根据所述查找表，在所述一个或多个转矩操作点处的所述操作(607)中，所述同步电动机(111)的所述角度位置中的任何误差被校正。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述一个或多个转矩操作点包括多个转矩操作点。3.根据权利要求1所述的装置，其中通过以下各项，根据所述查找表，在所述角度位置误差估计之后，在所述一个或多个转矩操作点处的所述操作(607)中，所述同步电动机(111)的所述角度位置中的任何误差被校正：根据以下等式计算针对所述转矩操作点τ(n)的经校正的估计角度位置：其中θ
est
是如通过所述矢量控制方法所评估的当前估计角度位置的值，τ是与所述转矩操作点相关联的转矩的值，Δθ(τ(n))是所述查找表中维护的所述估计角度位置中的所述误差的值，n指示所述一个或多个转矩操作点的第n转矩操作点，并且x被定义如下：以及在所述无传感器矢量控制方法中使用所述经校正的估计角度位置。4.根据权利要求2所述的装置，其中通过以下各项，在根据所述预先定义的脉动转矩信号的所述操作(601)中，所述同步电动机(111)的所述角度位置中的任何误差被校正：
根据以下等式计算(505)针对所述转矩操作点τ(n)的经校正的估计角度位置：其中θ
est
是如通过所述矢量控制方法评估的当前估计角度位置的值，τ是与所述转矩操作点相关联的转矩的值，Δθ(τ
closest
)是针对最接近所述转矩操作点的先前转矩操作点而计算的并且在所述查找表中维护的所述估计角度位置中的所述误差的值，n指示所述一个或多个转矩操作点的第n转矩操作点，并且x被定义如下：在所述无传感器矢量控制方法中使用(505)所述经校正的估计角度位置。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述一个或多个转矩操作点包括至少三个转矩操作点，并且通过以下各项，在根据所述预先定义的脉动转矩信号的所述操作中，所述同步电动机(111)的所述角度位置中的任何误差被校正：根据以下等式计算针对所述转矩操作点τ(n)的经校正的估计角度位置：其中θ
est
是如通过所述矢量控制方法评估的当前估计角度位置的值，τ是与转矩操作点相关联的转矩的值，Δθ(τ(n))是针对所述转矩操作点τ(n)的所述估计角度位置中的所述误差的值，n指示所述至少三个转矩操作点的第n转矩操作点，并且x被定义如下：所述项Δθ(τ(n))通过线性外推或内插针对先前转矩操作点而计算的并且在所述查找表中维护的所述估计角度位置中的所述误差的值而被计算；以及在所述无传感器矢量控制方法中使用所述经校正的估计角度位置。6.根据权利要求1所述的装置，其中用于执行所述角度位置误差估计的所述器件被配置为：通过以下各项针对所述同步电动机(111)的一个或多个转矩操作点中的每个转矩操作点根据所述预先定义的脉动转矩信号执行对所述同步电动机(111)的所述操作(601)：基于所述预先定义的脉动转矩脉冲信号来生成d轴定子电流信号和q轴定子电流信号；计算(103)第一差信号作为所述同步电动机的所生成的d轴定子电流信号与所测量的d轴定子电流信号之间的差、以及第二差信号作为所述同步电动机(111)的所生成的q轴定子电流信号与所测量的q轴输出定子电流信号之间的差；使用第一比例积分(106)PI控制器，基于所述第一差信号来计算d轴定子电压信号并且基于所述第二差信号来计算q轴定子电压信号；使用逆派克变换将所述d轴定子电压信号和所述q轴定子电压信号转换(109)为α轴定子电压信号和β轴定子电压信号；以及将所述α轴定子电压信号和所述β轴定子电压信号施加到所述同步电动机(111)的定
子。7.根据权利要求6所述的装置，其中用于执行所述角度位置误差估计的所述器件被配置为通过以下方式获取所测量的q轴输出定子电流信号：从所述同步电动机(111)接收α轴输出定子电流信号和β轴输出定子电流信号；使用基于所述转子的所述估计角度位置的先前估计值的派克变换，基于所述α轴输出定子电流信号和所述β轴输出定子电流信号来生成(113)d轴输出定子电流信号和q轴输出定子电流信号；以及计算(112)所述d轴输出定子电流信号和所述q轴输出定子电流信号中的每个输出定子电流信号上的时间平均。8.根据权利要求1所述的装置，其中用于在所述一个或多个转矩操作点处操作(607)所述同步电动机(111)的所述器件被配置为通过以下方式执行所述高频电压注入：生成(121)频率大于所述预先定义的脉动转矩信号的频率的高频方波d轴定子电压信号或高频方波q轴定子电压信号；使用基于所述转子的所述估计角度位置的先前估计值的逆派克变换将所述方波d轴定子电压信号转换(122)为高频α轴定子电压信号和高频β轴定子电压信号；以及将所述高频α轴定子电压信号和所述高频β轴定子电压信号注入(110)到所述α轴定子电压信号和所述β轴定子电压信号，以馈送到所述同步电动机(111)。9.根据权利要求1所述的装置，其中用于执行所述角度位置误差估计的所述器件被配置为：通过针对所述同步电动机(111)的一个或多个转矩操作点中的每个转矩操作点执行以下各项，来根据所述预先定义的脉动转矩信号执行对所述同步电动机(111)的所述操作(601)：从所述同步电动机(111)接收α轴输出定子电流信号和β轴输出定子电流信号；使用基于所述转子的所述估计角度位置的先前估计值的派克变换，基于所述α轴输出定子电流信号和所述β轴输出定子电流信...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥米，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：