一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法及装置制造方法及图纸

本申请属于电机控制技术领域，具体涉及一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法及装置。该方法包括步骤S1、在估计的两相dq坐标系的电压上叠加方波的电压注入信号；步骤S2、在一个注入周期内，采集两次三相电流，并基于预估的电机位置信号经坐标系转换获得两相dq坐标系下的电流；步骤S3、计算获得基波电流与高频电流；步骤S4、根据所述基波电流及预估的电机位置信号与角速度信号进行电机的双闭环矢量控制，得到电机的两相dq坐标系下的电压；步骤S5、循环执行上述步骤，并根据每次循环计算的所述高频电流经锁相环计算用于更新上述循环过程中预估的电机位置信号与角速度信号。本申请可以实现凸极式永磁电机低速时的平稳运行。稳运行。稳运行。

【技术实现步骤摘要】
一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法及装置


[0001]本申请属于电机控制
，具体涉及一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法及装置。

技术介绍

[0002]随着电推进技术的不断发展，航空电机取代了一些液压、气动执行机构。永磁同步电机以其优异的功率密度和效率、平稳的转矩脉动，成为了航空电驱动电机的研究热点与发展趋势。
[0003]为了提高电驱动电机的可靠性，需要研究电机的容错控制技术。容错控制包括硬件容错与软件容错两种方式，在软件方面，首要的一点就是研究电机的无位置控制算法。永磁同步电机的无位置控制算法包括低速、高速无位置传感器控制算法与切换算法。其中，低速阶段往往采用基于转子凸极性的高频信号注入法，然而传统的高频信号注入法需要设计多种数字滤波器，严重降低了系统控制带宽，并影响位置提取的精确性。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本申请提供了一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法及装置，用高频方波注入的方式，并用通过简单的数学运算对高频响应进行了提取，整个过程无需设计复杂的数字滤波器，简化了算法的实现与参数的设计，并不会对控制的带宽造成严重影响。
[0005]本申请第一方面提供了一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法，主要包括：
[0006]步骤S1、在估计的两相dq坐标系的电压上叠加电压注入信号，所述电压注入信号的前半周期为正电压，后半周期为负电压；
[0007]步骤S2、在一个注入周期内，采集两次三相电流，并基于预估的电机位置信号经坐标系转换获得两相dq坐标系下的电流；
[0008]步骤S3、根据前后两个时刻的两相dq坐标系下的电流计算获得基波电流与高频电流；
[0009]步骤S4、根据所述基波电流及预估的电机位置信号与角速度信号进行电机的双闭环矢量控制，得到电机的两相dq坐标系下的电压；
[0010]步骤S5、循环执行上述步骤，并根据每次循环计算的所述高频电流经锁相环计算用于更新上述循环过程中预估的电机位置信号与角速度信号。
[0011]优选的是，步骤S1中，通过SVPWM执行机构将所述电压注入信号叠加到估计的两相dq坐标系的电压上。
[0012]优选的是，步骤S3中，计算获得基波电流与高频电流包括：
[0013][0014][0015]其中，i
dqf
[k]为k时刻的基波电流，为k
‑
1时刻采样的两相dq坐标系下的电流，i
dq
[k]为k时刻的采样的两相dq坐标系下的电流，i
dqh
[k]为k时刻的高频电流。
[0016]优选的是，步骤S5进一步包括：
[0017]根据所述高频电流及电压注入信号确定高频电流差；
[0018]以所述高频电流差降到0为目标，采用锁相环分别计算电机位置信号与角速度信号。
[0019]本申请第二方面提供了一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制装置，主要包括：
[0020]高频信号注入模块，用于在估计的两相dq坐标系的电压上叠加电压注入信号，所述电压注入信号的前半周期为正电压，后半周期为负电压；
[0021]信息采集模块，用于在一个注入周期内，采集两次三相电流，并基于预估的电机位置信号经坐标系转换获得两相dq坐标系下的电流；
[0022]高频信号提取模块，用于根据前后两个时刻的两相dq坐标系下的电流计算获得基波电流与高频电流；
[0023]双闭环矢量控制模块，用于根据所述基波电流及预估的电机位置信号与角速度信号进行电机的双闭环矢量控制，得到电机的两相dq坐标系下的电压；
[0024]循环控制模块，用于循环调用上述模块，并根据每次循环计算的所述高频电流经锁相环计算用于更新上述循环过程中预估的电机位置信号与角速度信号。
[0025]优选的是，所述高频信号注入模块通过SVPWM执行机构将所述电压注入信号叠加到估计的两相dq坐标系的电压上。
[0026]优选的是，所述高频信号提取模块包括基波电流提取单元与高频电流提取单元，所述基波电流提取单元包括：
[0027][0028]所述高频电流提取单元包括：
[0029][0030]其中，i
dqf
[k]为k时刻的基波电流，为k
‑
1时刻采样的两相dq坐标系下的电流，i
dq
[k]为k时刻的采样的两相dq坐标系下的电流，i
dqh
[k]为k时刻的高频电流。
[0031]优选的是，所述循环控制模块包括：
[0032]高频电流差计算单元，用于根据所述高频电流及电压注入信号确定高频电流差；
[0033]锁相环单元，用于以所述高频电流差降到0为目标，采用锁相环分别计算电机位置信号与角速度信号。
[0034]本申请可以实现凸极式永磁电机低速时的平稳运行。
附图说明
[0035]图1是本申请凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法的一优选实施例的控制框图。
[0036]图2是本申请图1所示实施例的估算同步坐标系下的注入方波电压以及响应电流示意图。
[0037]图3是本申请图1所示实施例的基波电流与高频响应电流提取运算框图。
[0038]图4是本申请图1所示实施例的转速滤波器幅值与相位响应示意图。
具体实施方式
[0039]为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
[0040]本申请第一方面提供了一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法，主要包括：
[0041]步骤S1、在估计的两相dq坐标系的电压上叠加电压注入信号，所述电压注入信号的前半周期为正电压，后半周期为负电压；
[0042]步骤S2、在一个注入周期内，采集两次三相电流，并基于预估的电机位置信号经坐标系转换获得两相dq坐标系下的电流；
[0043]步骤S3、根据前后两个时刻的两相dq坐标系下的电流计算获得基波电流与高频电流；
[0044]步骤S4、根据所述基波电流及预估的电机位置信号与角速度信号进行电机的双闭环矢量控制，得到电机的两相dq坐标系下的电压；
[0045]步骤S5、循环执行上述步骤，并根据每次循环计算的所述高频电流经锁相环计算用于更新上述循环过程中预估的电机位置信号与角速度信号。
[0046]首先结合附图1对本申请整个过程做简要说明，步骤S1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，包括：步骤S1、在估计的两相dq坐标系的电压上叠加电压注入信号，所述电压注入信号的前半周期为正电压，后半周期为负电压；步骤S2、在一个注入周期内，采集两次三相电流，并基于预估的电机位置信号经坐标系转换获得两相dq坐标系下的电流；步骤S3、根据前后两个时刻的两相dq坐标系下的电流计算获得基波电流与高频电流；步骤S4、根据所述基波电流及预估的电机位置信号与角速度信号进行电机的双闭环矢量控制，得到电机的两相dq坐标系下的电压；步骤S5、循环执行上述步骤，并根据每次循环计算的所述高频电流经锁相环计算用于更新上述循环过程中预估的电机位置信号与角速度信号。2.如权利要求1所述的凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，步骤S1中，通过SVPWM执行机构将所述电压注入信号叠加到估计的两相dq坐标系的电压上。3.如权利要求1所述的凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，步骤S3中，计算获得基波电流与高频电流包括：S3中，计算获得基波电流与高频电流包括：其中，i
dqf
[k]为k时刻的基波电流，为k
‑
1时刻采样的两相dq坐标系下的电流，i
dq
[k]为k时刻的采样的两相dq坐标系下的电流，i
dqh
[k]为k时刻的高频电流。4.如权利要求3所述的凸极式永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，步骤S5进一步包括：根据所述高频电流及电压注入信号确定高频电流差；以所述高频电流差降到0为目标，采用锁相环分别计算电机位置信号与角速度信号。5.一种凸极式永磁同步电机无位置传感器控制装置，其特征在于，包括：高频信号注入模...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘一丹，曹锦涛，许姣姣，
申请(专利权)人：陕西航空电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：