基于旋转综合矢量脉振高频电压双套绕组反向注入的无位置传感器控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于旋转综合矢量脉振高频电压双套绕组反向注入的无位置传感器控制方法，首先将六相永磁电机分成两套绕组进行控制，并设置旋转电压矢量，在第一套绕组的估计d轴、q轴注入该旋转电压矢量的分量，第二套绕组的估计d轴、q轴注入该旋转电压矢量的分量的相反数，然后根据六相电压求取零序电压，对零序电压进行变换后输入至低通滤波器；最后将滤波结果输入至PI环节和积分环节，即可获得电机的估计位置；本发明专利技术提供的方法解决了传统脉振高频注入方法中存在的六倍频干扰问题，消除了旋转综合矢量脉振高频电压注入产生的转矩脉动，同时由于相电流高频频率更低，对铁芯的损耗更少。损耗更少。损耗更少。

【技术实现步骤摘要】
基于旋转综合矢量脉振高频电压双套绕组反向注入的无位置传感器控制方法


[0001]本专利技术涉及电机控制
，主要涉及一种基于旋转综合矢量脉振高频电压双套绕组反向注入的无位置传感器控制方法。

技术介绍

[0002]六相永磁电机驱动系统广泛应用于船舶电力推进、机车动力牵引、混合动力汽车和多电飞机等领域。而采用无位置技术的永磁电机驱动系统可以减小系统的体积与成本。
[0003]现有的无位置传感器技术分为两类，即基于反电动势和基于凸极效应的无位置传感器控制技术。由于电机在零速情况下没有扩展反电动势，低速情况下反电动势谐波成分含量大，因此在零低速情况下，采用基于反电动势的观测器方法难以准确估算转子位置。基于凸极效应的无位置传感器控制方法主要利用电机自身的非理想特性对电机的转速和位置信号进行估计。由于没有用到反电动势等受到速度约束的物理量，因此在零低速情况下也有较好的性能。
[0004]高频信号注入法作为基于凸极效应的无位置传感器控制方法的一种，基本原理是向电机绕组中注入一定的高频信号，检测含有转子位置信息的信号反馈值，进而得到电机转子角度。该方法实现方式简单，鲁棒性较好，且对系统硬件没有额外的要求。脉振高频注入法通过在同步旋转坐标系的直轴d轴中注入高频正弦电压信号，注入的信号会在静止坐标系中形成一个高频的脉振电压信号，通过对交轴高频电流信号进行幅值调制后，可以提取出其中与转子位置有关的信息，以此方式来获得转子的位置速度信息。
[0005]由于零序电压幅值不取决于注入信号的频率，所以，基于零序电压的高频注入的无位置传感器控制可以显著提高系统鲁棒性和位置估计精度。但是对于基于零序电压的脉振高频电压注入法，在计算转子位置的实际值和估计值的误差的过程中，会引入一个六倍频扰动量(该扰动量的频率为电机电角频率的六倍)，从而影响了转子位置的辨识精度。
[0006]为了解决六倍频扰动量的干扰问题，专利ZL202110675485.4提出了一种旋转综合矢量的脉振高频注入法，该方法将一个旋转的高频电压信号注入到估计同步旋转坐标系中，可以使得六倍频扰动量得到很好的抑制。然而该方法注入的旋转矢量的高频电压信号，会在电机中产生较大的转矩脉动。
[0007]为了解决转矩脉动的问题，专利ZL202111403763.7提出了一种改进的逆二倍坐标脉振高频注入的方法，该方法通过向两套绕组的以两倍估计转子电角速度逆时针旋转的估计坐标系分别注入相反的高频电压信号，不仅可以得到转子位置估计信号，同时消除了转矩脉动。然而该方法向以两倍估计转子电角速度逆时针旋转的估计坐标系注入高频信号，使得相电流高频频率高于在以转子同步旋转坐标系注入高频信号的相电流频率，因此该方法对铁芯损耗较大。

技术实现思路

[0008]专利技术目的：针对上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了基于旋转综合矢量脉振高频电压双套绕组反向注入的无位置传感器控制方法，在抑制了六倍频扰动量的干扰问题的同时，消除了现有基于旋转综合矢量的脉振高频注入法的转矩脉动，同时，与现有的抑制转矩脉动的逆二倍坐标脉振高频注入的对称六相电机无位置传感器控制方法相比，本专利技术相电流高频频率更低，对铁芯的损耗更小。
[0009]技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0010]一种基于旋转综合矢量脉振高频电压双套绕组反向注入的无位置传感器控制方法，将对称六相永磁电机绕组分为两套独立绕组，其中A，B，C为第一套绕组，X，Y，Z为第二套绕组；将给定电机电角频率ω
*
与估计电角频率的差值输入至第一PI环节，获得电机的给定q轴电流i
q*
；
[0011]通过电流传感器获取电机第一套绕组的三相电流i
a
，i
b
，i
c
，对i
a
，i
b
，i
c
进行abc/dq变换，获得第一套绕组的实际q轴电流i
q_set1
和d轴电流i
d_set1
；将给定q轴电流i
q*
和实际q轴电流i
q_set1
的差值i
q*
‑
i
q_set1
输入至第二PI环节，得到u
*q_set1
；设定给定d轴电流i
*d_set1
，将给定d轴电流i
*d_set1
和实际d轴电流i
d_set1
的差值i
*d_set1
‑
i
d_set1
输入至第二PI环节，得到u
*d_set1
；将u
*d_set1
与高频电压U
h
cosω
h
t相加获得u
*d_set1
+U
h
cosω
h
t，将u
*q_set1
与高频电压U
h
sinω
h
t相加获得u
*q_set1
+U
h
sinω
h
t，对u
*d_set1
+U
h
cosω
h
t和u
*q_set1
+U
h
sinω
h
t进行dq/abc变换，得到对应逆变器A，B，C相桥臂的占空比；
[0012]同样地，通过电流传感器获取电机第二套绕组的三相电流i
x
，i
y
，i
z
，对i
x
，i
y
，i
z
进行abc/dq变换，获得第二套绕组的实际q轴电流i
q_set2
和d轴电流i
d_set2
；将给定q轴电流i
q*
和实际q轴电流i
q_set2
的差值i
q*
‑
i
q_set2
输入至第二PI环节，得到u
*q_set2
；设定给定d轴电流i
*d_set2
，将给定d轴电流i
*d_set2
和实际d轴电流i
d_set2
的差值i
*d_set2
‑
i
d_set2
输入至第二PI环节，得到u
*d_set2
；将u
*q_set2
与高频电压
‑
U
h
sinω
h
t相加获得u
*q_set2
‑
U
h
sinω
h
t，将u
*d_set2
与高频电压
‑
U
h
cosω
h
t相加获得u
*d_set2
‑
U
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于旋转综合矢量脉振高频电压双套绕组反向注入的无位置传感器控制方法，将对称六相永磁电机绕组分为两套独立绕组，其中A，B，C为第一套绕组，X，Y，Z为第二套绕组；将给定电机电角频率ω
*
与估计电角频率的差值输入至第一PI环节，获得电机的给定q轴电流i
q*
；通过电流传感器获取电机第一套绕组的三相电流i
a
，i
b
，i
c
，对i
a
，i
b
，i
c
进行abc/dq变换，获得第一套绕组的实际q轴电流i
q_set1
和d轴电流i
d_set1
；将给定q轴电流i
q*
和实际q轴电流i
q_set1
的差值i
q*
‑
i
q_set1
输入至第二PI环节，得到u
*q_set1
；设定给定d轴电流i
*d_set1
，将给定d轴电流i
*d_set1
和实际d轴电流i
d_set1
的差值i
*d_set1
‑
i
d_set1
输入至第二PI环节，得到u
*d_set1
；将u
*d_set1
与高频电压U
h
cosω
h
t相加获得u
*d_set1
+U
h
cosω
h
t，将u
*q_set1
与高频电压U
h
sinω
h
t相加获得u
*q_set1
+U
h
sinω
h
t，对u
*d_set1
+U
h
cosω
h
t和u
*q_set1
+U
h
sinω
h
t进行dq/abc变换，得到对应逆变器A，B，C相桥臂的占空比；同样地，通过电流传感器获取电机第二套绕组的三相电流i
x
，i
y
，i
z
，对i
x
，i
y
，i
z
进行abc/dq变换，获得第二套绕组的实际q轴电流i
q_set2
和d轴电流i
d_set2
；将给定q轴电流i
q*
和实际q轴电流i
q_set2
的差值i
q*
‑
i
q_set2
输入至第二PI环节，得到u
*q_set2
；设定给定d轴电流i
*d_set2
，将给定d轴电流i
*d_set2
和实际d轴电流i
d_set2
的差值i
*d_se...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，张艺，赵攀，邢凯玲，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：