一种三级式电机转子位置估算方法及装置制造方法及图纸

本申请属于电机数据处理技术领域，具体涉及一种三级式电机转子位置估算方法及装置。该方法包括步骤S1、采用高频注入法估算主电机零低速段转子位置和转速，确定其与真实转子位置的第一差值；步骤S2、对采集的三相电压进行CLARK变换；步骤S3、确定用于估算永磁机转子位置的中间变量；步骤S4、利用锁相环估算转子位置；步骤S5、确定主电机的中高速段估算转子位置；步骤S6、确定中高速段估算转子位置与真实转子位置的第二差值；步骤S7、确定所述第一差值与所述第二差值的偏差，确定转速区间；步骤S8、在转速区间内，通过加权平均获得估算的转子位置。本申请避免了中高速段电机电气参数变化对估算结果的影响，算法计算量小，容易实现工程化应用。工程化应用。工程化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种三级式电机转子位置估算方法及装置


[0001]本申请属于电机数据处理
，具体涉及一种三级式电机转子位置估算方法。

技术介绍

[0002]三级式电机由三个电机级联组成，主要包括主电机、励磁机、永磁机、旋转整流器及旋转变压器，旋转整流器与各电机转子、旋转变压器转子同轴安装。该电机与电机控制器配合，可以实现起动发动机和发电功能。在起动发动机过程中，电机控制器通过对励磁机励磁电压和主电机定子电压的控制完成电机加速起动，永磁机不参与起动过程，起动控制算法所需的转子位置(即主电机转子位置)信息由旋转变压器及配套解码电路提供。
[0003]由于三级式电机工作环境复杂，由旋转变压器和解码电路组成的机械位置传感系统容易受到电磁干扰而出现转子位置解码错误的情况，导致起动过程电机电磁转矩输出不平滑。为此相关学者对转子位置估算方法开展深入研究。目前转子位置估算方法主要分为两类：用于零低速段转子位置估算的高频注入法和用于中高速段转子位置估算的反电势法。现有公开转子位置估算方法中，其研究对象大都基于主电机，即在主电机注入高频信号并提取高频响应信号，或利用主电机的电气参数估算其反电势，从而完成转子位置估算。由于起动过程负载特性复杂，在中高速段电气参数变化范围较大，电机升速过程转子位置估算精度较低。也有相关文献结合参数辨识等方法来提高转子位置估算精度，但算法复杂度较高，工程应用难度较大。
[0004]由于永磁机不参与起动过程，且其转子为永磁体，转子磁场稳定，起动过程不受电机负载特性的影响，若能获取其定子电压，则可利用反电势法完成永磁机中高速段转子位置估算。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本申请提供了一种三级式电机转子位置估算方法及装置，利用高频注入法完成零低速段转子位置估算，同时对现有控制电路增加电压采样功能以完成永磁机三相电压的采集，利用基于永磁机三相电压的反电势法完成中高速段转子位置估算，以此来提高起动过程转子位置的可靠性，减小电磁转矩冲击。
[0006]本申请第一方面提供了一种三级式电机转子位置估算方法，主要包括：
[0007]步骤S1、采用高频注入法估算主电机零低速段转子位置和转速，确定其与真实转子位置的第一差值；
[0008]步骤S2、对采集的三相电压进行CLARK变换，获得等效的两相电压；
[0009]步骤S3、基于所述两相电压确定用于估算永磁机转子位置的中间变量；
[0010]步骤S4、利用锁相环估算转子位置及转速；
[0011]步骤S5、利用主电机与永磁机极对数对应关系，确定主电机的中高速段估算转子位置和估算转速；
[0012]步骤S6、确定所述中高速段估算转子位置与真实转子位置的第二差值；
[0013]步骤S7、对任一转速值，确定所述第一差值与所述第二差值的偏差，确定所述偏差小于偏差阈值时所对应的转速区间；
[0014]步骤S8、在所述转速区间内，将采用高频注入法估算的主电机转子位置与在中高速段估算的转子位置进行加权平均，获得转速区间内的估算的转子位置。
[0015]优选的是，步骤S1及步骤S5中，真实转子位置通过旋转变压器解算。
[0016]优选的是，步骤S3中，利用如下公式获取用于估算永磁机转子位置的中间变量：
[0017][0018]其中，U
PMα
、U
PMβ
为等效的两相电压，为初始给定的永磁机估算位置或由步骤S4中锁相环解算的永磁机估算位置。
[0019]优选的是，步骤S5中，利用如下公式确定主电机的中高速段估算转子位置和估算转速：
[0020][0021][0022]其中，p
MM
为主电机极对数，p
PM
为永磁机极对数，为永磁机估算转速，为永磁机估算位置，为主电机估算转速，为主电机估算位置。
[0023]优选的是，步骤S7中，所述偏差阈值为0.02rad。
[0024]本申请第二方面提供了一种三级式电机转子位置估算装置，主要包括：
[0025]第一差值计算模块，用于采用高频注入法估算主电机零低速段转子位置和转速，确定其与真实转子位置的第一差值；
[0026]CLARK变换模块，用于对采集的三相电压进行CLARK变换，获得等效的两相电压；
[0027]中间变量计算模块，用于基于所述两相电压确定用于估算永磁机转子位置的中间变量；
[0028]锁相环模块，用于利用锁相环估算转子位置及转速；
[0029]主电机转子位置估算模块，用于利用主电机与永磁机极对数对应关系，确定主电机的中高速段估算转子位置和估算转速；
[0030]第二差值计算模块，用于确定所述中高速段估算转子位置与真实转子位置的第二差值；
[0031]转速区间确定模块，用于对任一转速值，确定所述第一差值与所述第二差值的偏差，确定所述偏差小于偏差阈值时所对应的转速区间；
[0032]转速区间内转子位置平滑设计模块，用于在所述转速区间内，将采用高频注入法估算的主电机转子位置与在中高速段估算的转子位置进行加权平均，获得转速区间内的估算的转子位置。
[0033]优选的是，真实转子位置通过旋转变压器解算。
[0034]优选的是，在所述中间变量计算模块中，利用如下公式获取用于估算永磁机转子位置的中间变量：
[0035][0036]其中，U
PMα
、U
PMβ
为等效的两相电压，为初始给定的永磁机估算位置或由锁相环解算的永磁机估算位置。
[0037]优选的是，在所述主电机转子位置估算模块中，利用如下公式确定主电机的中高速段估算转子位置和估算转速：
[0038][0039][0040]其中，p
MM
为主电机极对数，p
PM
为永磁机极对数，为永磁机估算转速，为永磁机估算位置，为主电机估算转速，为主电机估算位置。
[0041]优选的是，所述偏差阈值为0.02rad。
[0042]本申请的专利技术点在于：
[0043]1、利用高频注入法完成零低速段转子位置估算；
[0044]2、对现有控制电路增加电压采样功能以完成永磁机三相电压的采集，利用基于永磁机三相电压的反电势法完成中高速段转子位置估算，以此来提高起动过程转子位置的可靠性，减小电磁转矩冲击；
[0045]3、通过加权平均来处理低速段转子位置估算值向中高速断转子位置估算值的过渡值，以实现平滑过渡。
[0046]本申请避免了中高速段电机电气参数变化对估算结果的影响，算法计算量小，容易实现工程化应用。
附图说明
[0047]图1为基于高频注入法的主电机零低速段转子位置估算结果示意图。
[0048]图2为基于永磁机三相电压的反电势法原理框图。
[0049]图3为基于反电势法的永磁机转子估算位置与主电机转子位置估算值示意图。
[0050]图4为切换区间零低速段转子位置估算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三级式电机转子位置估算方法，其特征在于，包括：步骤S1、采用高频注入法估算主电机零低速段转子位置和转速，确定其与真实转子位置的第一差值；步骤S2、对采集的三相电压进行CLARK变换，获得等效的两相电压；步骤S3、基于所述两相电压确定用于估算永磁机转子位置的中间变量；步骤S4、利用锁相环估算转子位置及转速；步骤S5、利用主电机与永磁机极对数对应关系，确定主电机的中高速段估算转子位置和估算转速；步骤S6、确定所述中高速段估算转子位置与真实转子位置的第二差值；步骤S7、对任一转速值，确定所述第一差值与所述第二差值的偏差，确定所述偏差小于偏差阈值时所对应的转速区间；步骤S8、在所述转速区间内，将采用高频注入法估算的主电机转子位置与在中高速段估算的转子位置进行加权平均，获得转速区间内的估算的转子位置。2.如权利要求1所述的三级式电机转子位置估算方法，其特征在于，步骤S1及步骤S5中，真实转子位置通过旋转变压器解算。3.如权利要求1所述的三级式电机转子位置估算方法，其特征在于，步骤S3中，利用如下公式获取用于估算永磁机转子位置的中间变量：其中，U
PMα
、U
PMβ
为等效的两相电压，为初始给定的永磁机估算位置或由步骤S4中锁相环解算的永磁机估算位置。4.如权利要求1所述的三级式电机转子位置估算方法，其特征在于，步骤S5中，利用如下公式确定主电机的中高速段估算转子位置和估算转速：下公式确定主电机的中高速段估算转子位置和估算转速：其中，p
MM
为主电机极对数，p
PM
为永磁机极对数，为永磁机估算转速，为永磁机估算位置，为主电机估算转速，为主电机估算位置。5.如权利要求1所述的三级式电机转子位置估算方法，其特征在于，步骤S7中，所述偏差阈值为0.02rad。6.一种三级式电机转子位置估算装置，其特征在于，包括：第一差值计算模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟涛，刘振国，李思齐，管毅，姜宇，
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：