一种基于LESO的单电流传感器电流重构补偿方法技术

本发明专利技术提供了一种基于LESO的单电流传感器电流重构补偿方法，属于永磁同步电机控制技术领域，包括：基于单电流传感器的采样电流进行逆变器直流母线电流重构；提取内置式永磁同步电机IPMSM的转子位置信息，根据转子位置信息建立线性扩张观测器LESO与内置式永磁同步电机的电压方程的状态方程；根据线性扩张观测器LESO与内置式永磁同步电机的电压方程的状态方程及电流重构结果，估计内置式永磁同步电机的反电势，得到重构电流的误差；根据重构电流的误差构建补偿重构电流误差传递函数，对重构电流进行补偿。本发明专利技术的方法降低了改进的电流采样与重构方案中的电流误差，有效提升了单电流传感器控制方案的性能。电流传感器控制方案的性能。电流传感器控制方案的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LESO的单电流传感器电流重构补偿方法


[0001]本专利技术属于计算机辅助
，具体涉及一种基于LESO的单电流传感器电流重构补偿方法。

技术介绍

[0002]在使用单电流传感器采样逆变器直流母线电流的电流重构方案中，需要在有源基本电压矢量的作用时间内进行电流采样。当有源基本电压矢量的作用时间不足以实现电流传感器的稳定采样时，相电流信息缺失，引起重构死区问题。单电流传感器采样时刻与三相电流传感器采样时刻之间存在时间间隔，且单电流传感器在一个开关周期内的两个采样时刻之间也存在时间间隔，这两类时间间隔导致重构电流产生误差。
[0003]针对上述问题，一种改进的电流采样与重构方案被提出。通过逆变器开关状态相移(移相法)，将两个采样时刻之间的时间间隔固定为最小采样窗口时间，使得重构死区被转移至低调制区，并一定程度上减少了电流重构误差。
[0004]当永磁同步电机运行在中高速范围时，反电动势的信噪比较大。在使用改进的电流采样与补偿方案时，电流重构误差仍影响电机的控制性能。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种基于LESO的单电流传感器电流重构补偿方法。
[0006]线性扩张观测器(LESO)拥有参数整定方便和稳定性分析容易的优点，可以被用来进行反电动势的观测。对于传统LESO存在的反电动势估计延迟问题，在改进的线性扩张观测器(ILESO)中，可以通过插入一个快速变化的正弦干扰估计器(RSIE)，以实现对等效反电动势的准确观测，可以使用观测器对其反电动势进行估计，进而获取其中的转子位置信息。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种基于LESO的单电流传感器电流重构补偿方法，包括以下步骤：
[0009]基于单电流传感器的采样电流进行逆变器直流母线电流重构；
[0010]通过提取内置式永磁同步电机IPMSM的转子位置信息，根据转子位置信息建立线性扩张观测器LESO与内置式永磁同步电机的电压方程的状态方程；
[0011]根据线性扩张观测器LESO与内置式永磁同步电机的电压方程的状态方程及电流重构结果，估计内置式永磁同步电机的反电势，得到重构电流的误差；
[0012]根据重构电流的误差构建补偿重构电流误差传递函数，对重构电流进行补偿。
[0013]优选地，所述分析基于单电流传感器的采样电流进行逆变器直流母线电流重构，构建三个相电流，具体包括：
[0014]电机同一时刻的三相电流约束条件为i
a
+i
b
+i
c
＝0，其中i
a
、i
b
、i
c
是开关周期结束时的三个相电流；
[0015]电流采样时，采样时刻被移动到逆变器触发脉冲的下降沿，在触发脉冲的下降沿
能够获取该下降沿之前的开关状态所对应的直流母线电流，对电流进行采样通过移相，使两次采样时刻的时间间隔固定为最小采样窗口时间T
min
；
[0016]分别在t1和t2时刻对电流进行采样，由采样电流直接计算的重构电流表示为i
ar
、i
br
、i
cr
，重构电流i
cr
＝i
c
(t1)，i
ar
＝i
a
(t2)；定义εi
a1
、εi
b1
、εi
c1
分别为三相电流重构误差的一部分，i
c
(t1)+εi
c1
＝i
c
(t2)，i
b
(t2)＝
‑
(i
cr
+ε
ic1
+i
ar
)；在开关周期t
end
结束时，合成的输出电压是实际电压；定义εi
a2
、εi
b2
、εi
c2
分别为三相电流重构误差的另一部分，则i
a
(t2)+εi
a2
＝i
a
，i
b
(t2)+εi
b2
＝i
b
，i
c
(t2)+εi
c2
＝i
c
。
[0017]优选地，所述内置式永磁同步电机的电压方程的状态方程能够被写为在电流重构补偿方法IPMSM控制方法中，d轴电流i
d
的参考值一般设定为零或负值；而电机运行在稳定状态时，ω
e
ψ
f
＞＞(L
d
‑
L
q
)pi
d
，其中ω
e
为电机的电速度，ψ
f
为永磁磁链，L
d
、L
q
分别为d轴电感、q轴电感，p表示积分，IPMSM的电压方程能够用等效反电动势[e
α
，e
β
]T
来表示，其中e
α
、e
β
是在α
‑
β坐标轴下的反电动势；转子位置信息与扩展电动势[e
α
，e
β
]T
相耦合通过反正切函数得到转子位置信息θ
e
＝arctan(一e
α
/e
β
)。
[0018]优选地，使用线性扩张观测器LESO实现对扩展电动势[e
α
，e
β
]T
的观测，电压方程的状态方程为：
[0019][0020]其中，β1和β2为观测器增益，ε1为状态变量实际值与估计值的差值，x为状态变量，x1＝x，f(x，t)为已建模的干扰量，x2＝d
(t)
，d
(t)
是未知干扰量，b是控制增益，u是系统输入向量，加帽变量均表示该变量的估计值，p表示积分；
[0021]IPMSM的电压方程写为非线性状态方程形式：
[0022][0023]其中，u
α
、u
β
分别为α
‑
β坐标轴下的电压，i
α
、i
β
分别为α
‑
β坐标轴下的电流；L
q
分别为q轴电感，R
s
为定子电阻；
[0024]再将扩展反电动势视为未知干扰项，使用两个线性扩张观测器LESO，将其用向量表示，即令，
[0025]b＝1/L
q
，f(x1，t)＝ax1[0026]其中，a＝
‑
R
s
/L
q
，L
q
分别为q轴电感，R
s
为定子电阻，u是α
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LESO的单电流传感器电流重构补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：基于单电流传感器的采样电流进行逆变器直流母线电流重构；通过提取内置式永磁同步电机IPMSM的转子位置信息，根据转子位置信息建立线性扩张观测器LESO与内置式永磁同步电机的电压方程的状态方程；根据线性扩张观测器LESO与内置式永磁同步电机的电压方程的状态方程及电流重构结果，估计内置式永磁同步电机的反电势，得到重构电流的误差；根据重构电流的误差构建补偿重构电流误差传递函数，对重构电流进行补偿。2.根据权利要求1所述的基于LESO的单电流传感器电流重构补偿方法，其特征在于，所述分析基于单电流传感器的采样电流进行逆变器直流母线电流重构，构建三个相电流，具体包括：电机同一时刻的三相电流约束条件为i
a
+i
b
+i
c
＝0，其中i
a
、i
b
、i
c
是开关周期结束时的三个相电流；电流采样时，采样时刻被移动到逆变器触发脉冲的下降沿，在触发脉冲的下降沿能够获取该下降沿之前的开关状态所对应的直流母线电流，对电流进行采样通过移相，使两次采样时刻的时间间隔固定为最小采样窗口时间T
min
；分别在t1和t2时刻对电流进行采样，由采样电流直接计算的重构电流表示为i
ar
、i
br
、i
cr
，重构电流i
cr
＝i
c
(t1)，i
ar
＝i
a
(t2)；定义εi
a1
、εi
b1
、εi
c1
分别为三相电流重构误差的一部分，i
c
(t1)+εi
c1
＝i
c
(t2)，i
b
(t2)＝
‑
(i
cr
+εi
c1
+i
ar
)；在开关周期t
end
结束时，合成的输出电压是实际电压；定义εi
a2
、εi
b2
、εi
c2
分别为三相电流重构误差的另一部分，则i
a
(t2)+εi
a2
＝i
a
，i
b
(t2)+εi
b2
＝i
b
，i
c
(t2)+εi
c2
＝i
c
。3.根据权利要求2所述的基于LESO的单电流传感器电流重构补偿方法，其特征在于，所述内置式永磁同步电机的电压方程的状态方程能够被写为在电流重构补偿方法IPMSM控制方法中，d轴电流i
d
的参考值一般设定为零或负值；而电机运行在稳定状态时，ω
e
ψ
f
＞＞(L
d
‑
L
q
)pi
d
，其中ω
e
为电机的电速度，ψ
f
为永磁磁链，L
d
、L
q
分别为d轴电感、q轴电感，p表示积分，IPMSM的电压方程能够用等效反电动势[e
α
,e
β
]
T
来表示，其中e
α
、e
β
是在α
‑
β坐标轴下的反电动势；转子位置信息与扩展电动势[e
α
,e
β
]<...

【专利技术属性】
技术研发人员：田里思，杨涛，张鸿伟，宋建雄，刘立伟，尚剑，潘大海，庄虎，史猛猛，
申请(专利权)人：徐州宏远通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：