一种永磁电机无位置传感器控制方法技术

本发明专利技术提出了一种永磁电机无位置传感器控制方法，包括以下步骤：S1、在电机和变换器之间加入三相平衡电阻网络，采集电机绕组中性点、三相平衡电阻网络中性点之间的零序电压；S2、将零序电压经过改进二阶广义积分器运算后输出到锁相环，得到连续转子位置信号实现无位置传感器控制；S3、在电机定子绕组电阻不平衡情况下，根据零序电压判断故障相和故障程度，向零序电压中注入补偿信号得到更新的零序电压，将更新的零序电压经过改进二阶广义积分器运算后输出到锁相环，得到连续转子位置信号实现无位置传感器控制。本发明专利技术使电机在定子绕组不平衡情况下，也能保持无位置传感器控制运行，提高了电机运行的可靠性。提高了电机运行的可靠性。提高了电机运行的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁电机无位置传感器控制方法


[0001]本专利技术涉及电机控制
，尤其涉及一种永磁电机无位置传感器控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，永磁电机因其结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高等优点，应用范围极为广泛，几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。传统的无位置传感器控制方法利用电阻网络采集零序电压积分后的信号输入到锁相环，进而得到位置信号实现无位置传感器控制，但是没有考虑电阻不平衡情况以及直接积分引发的饱和问题。在长期运行中，电机电阻会随着温度和运行时间的变化出现不对称情况。在定子绕组不对称情况下，如果不调整无位置传感器控制方法，将会导致电机失控；同时，零序电压中微小的直流偏量会不断累积导致位置信号估计不准确，影响电机运行效果。

技术实现思路

[0003]基于
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出了一种永磁电机无位置传感器控制方法。
[0004]本专利技术提出的一种永磁电机无位置传感器控制方法，包括以下步骤：
[0005]S1、在电机和变换器之间加入三相平衡电阻网络，采集电机绕组中性点、三相平衡电阻网络中性点之间的零序电压；
[0006]S2、将零序电压经过改进二阶广义积分器运算后输出到锁相环，得到连续转子位置信号实现无位置传感器控制；
[0007]S3、在电机定子绕组电阻不平衡情况下，根据零序电压判断故障相和故障程度，向零序电压中注入补偿信号得到更新的零序电压，将更新的零序电压经过改进二阶广义积分器运算后输出到锁相环，得到连续转子位置信号实现无位置传感器控制。
[0008]优选的，在步骤S1中，零序电压u
sn
为：
[0009][0010]式中，s为电阻网络中性点，n为电机定子绕组中性点，e
a
、e
b
、e
c
为三相空载反电动势。
[0011]优选的，步骤S3的具体步骤如下：
[0012]S31、根据零序电压判断故障相
[0013]当出现定子绕组不平衡时，以A相出现电阻不平衡为例，零序电压u
sn
受到反电动势三次谐波和定子电流i
a
共同影响，此时零序电压u
sn
为：
[0014][0015]式中，R
add_a
是模拟故障时串联在A相定子绕组中的附加电阻，i
a
为A相定子电流，定子电流i
a
表示为：
[0016]i
a
＝I
a sin(θ+θ
a
)
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0017]式中，I
a
和θ
a
分别为i
a
的幅值和初始相位角；
[0018]将式(3)代入式(2)中可得
[0019][0020]式中，U1和α是零序电压u
sn
中基波的幅值和初始相位角，且表示为
[0021][0022]由式(5)可知，在I
a
不变的情况下，U1和R
add_a
是呈线性关系的，零序电压u
sn
中基波的初始相位角和定子电流i
a
中基波的初始相位角相差180
°
；
[0023]S32、向零序电压中注入补偿信号
[0024]由式(2)可知，当定子绕组不对称故障发生时，换相信号中掺杂有定子电流，影响无位置控制正常运行，在判断出故障大小和故障相之后，向零序电压中注入R
add_a
i
a
/3的电压信号进行补偿得到更新的零序电压，保证无位置控制正常运行；
[0025]S33、将更新的零序电压经过改进二阶广义积分器运算后输出到锁相环，得到连续转子位置信号实现无位置传感器控制。
[0026]本专利技术提出的一种永磁电机无位置传感器控制方法，在变换器和电机之间加入一个三相平衡电阻网络，并用改进的二阶广义积分器取代传统积分器，即可在实现电机无位置传感器控制运行的基础上，使电机在定子绕组不平衡情况下也能保持无位置传感器控制运行，消除了积分饱和带来的位置信号不准确问题，提高了电机运行的可靠性。
附图说明
[0027]图1为本专利技术提出的一种永磁电机无位置传感器控制方法的控制框图；
[0028]图2为本专利技术提出的一种永磁电机无位置传感器控制方法中改进二阶广义积分器的结构框图。
具体实施方式
[0029]参照图1，本专利技术提出一种永磁电机无位置传感器控制方法，包括以下步骤：
[0030]S1、在电机和变换器之间加入三相平衡电阻网络，采集电机绕组中性点、三相平衡电阻网络中性点之间的零序电压；
[0031]其中，零序电压u
sn
为：
[0032][0033]式中，s为电阻网络中性点，n为电机定子绕组中性点，e
a
、e
b
、e
c
为三相空载反电动势。
[0034]S2、在正常情况下，将零序电压u
sn
经过改进二阶广义积分器运算后输出到锁相环，得到连续转子位置信号实现无位置传感器控制。
[0035]S3、在电机定子绕组电阻不平衡情况下，根据零序电压判断故障相和故障程度，向
零序电压中注入补偿信号得到更新的零序电压，将更新的零序电压经过改进二阶广义积分器运算后输出到锁相环，得到连续转子位置信号实现无位置传感器控制；
[0036]下面以永磁电机A相(B相和C相类似)发生绕组不平衡为例对本案进行说明：
[0037]S31、根据零序电压判断故障相
[0038]当出现定子绕组不平衡时，原本为零的R
add_a
不再为零，此时零序电压u
sn
受到反电动势三次谐波和定子电流i
a
共同影响，其中定子电流中除了含有基波之外，也会出现三次、五次和七次等谐波，因此，可以利用零序电压中新出现的谐波来判断绕组不对称故障。此时零序电压u
sn
为：
[0039][0040]式中，R
add_a
是模拟故障时串联在A相定子绕组中的附加电阻，i
a
为A相定子电流；若忽略定子电流中的高次谐波，定子电流i
a
表示为：
[0041]i
a
＝I
a sin(θ+θ
a
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0042]式中，I
a
和θ
a
分别为i
a
的幅值和初始相位角；
[0043]将式(3)代入式(2)中可得
[0044][0045]式中，U1和α是零序电压u
sn
中基波的幅值和初始相位角，且表示为
[0046][0047]由式(5)可知，在I...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁电机无位置传感器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在电机和变换器之间加入三相平衡电阻网络，采集电机绕组中性点、三相平衡电阻网络中性点之间的零序电压；S2、将零序电压经过改进二阶广义积分器运算后输出到锁相环，得到连续转子位置信号实现无位置传感器控制；S3、在电机定子绕组电阻不平衡情况下，根据零序电压判断故障相和故障程度，向零序电压中注入补偿信号得到更新的零序电压，将更新的零序电压经过改进二阶广义积分器运算后输出到锁相环，得到连续转子位置信号实现无位置传感器控制。2.根据权利要求1所述的永磁电机无位置传感器控制方法，其特征在于，在步骤S1中，零序电压u
sn
为：式中，s为电阻网络中性点，n为电机定子绕组中性点，e
a
、e
b
、e
c
为三相空载反电动势。3.根据权利要求1所述的永磁电机无位置传感器控制方法，其特征在于，步骤S3的具体步骤如下：S31、根据零序电压判断故障相当出现定子绕组不平衡时，以A相出现电阻不平衡为例，零序电压u
sn
受到反电动势三次谐波和定子电流i
a
共同影响，此时零序电压u
sn
为：式中，R
add_a
是模拟故障时串联在A相定子绕组中的附加电阻，i...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭俊，赖江龙，任欣旭，丁石川，王群京，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：