一种航空永磁电机无位置传感器转速解算方法及装置制造方法及图纸

本申请属于航空发电机无位置传感器设计领域，具体涉及一种航空永磁电机无位置传感器转速解算方法及装置。该方法包括步骤S1、基于滑模观测法，确定永磁电机的α、β轴的反电动势估计值；步骤S2、将所述反电动势估计值作为锁相环PLL的输入，获得锁相环PLL的对永磁电机的输出角度观测值；步骤S3、基于双广义二阶积分器分别对α、β轴的反电动势估计值进行计算，获得第一输出值及第二输出值；步骤S4、将所述第一输出值及第二输出值共用一个锁频环FLL计算永磁电机的转速。本申请利用锁相环加锁频环的方式，可以准确的计算出当前电机转子位置和转速。和转速。和转速。

【技术实现步骤摘要】
一种航空永磁电机无位置传感器转速解算方法及装置


[0001]本申请属于航空发电机无位置传感器设计领域，具体涉及一种航空永磁电机无位置传感器转速解算方法及装置。

技术介绍

[0002]目前绝大多数工程中的永磁电机采用的无位置传感器转速解算方法，都是利用锁相环计算出角度信号后，对其微分后计算出转速。对于永磁同步电机数字控制系统，锁相环可以准确地锁定电机位置，但由锁相环得到的转速信号中，存在大量高频干扰，需要额外增加滤波器，影响位置跟踪的动态性能。锁频环可以稳态无误差的跟踪电机转速信号，但无法得到准确的相位信号。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本申请将锁相环与锁频环结合使用，利用滑模观测器得到的扩展反电动势，由锁相环计算电机位置信息，由锁频环计算电机的转速信息，并用于电机控制，从而实现永磁同步电机高转速下的无位置传感器控制。
[0004]本申请第一方面提供了一种航空永磁电机无位置传感器转速解算方法，主要包括：
[0005]步骤S1、基于滑模观测法，确定永磁电机的α、β轴的反电动势估计值；
[0006]步骤S2、将所述反电动势估计值作为锁相环PLL的输入，获得锁相环PLL的对永磁电机的输出角度观测值；
[0007]步骤S3、基于双广义二阶积分器分别对α、β轴的反电动势估计值进行计算，获得第一输出值及第二输出值，其中，所述第一输出值为α轴的反电动势误差与α轴的反电动势正交信号的乘积，所述第二输出值为β轴的反电动势误差与β轴的反电动势正交信号的乘积；
[0008]步骤S4、将所述第一输出值及第二输出值共用一个锁频环FLL计算永磁电机的转速。
[0009]优选的是，步骤S2之前，进一步包括：
[0010]步骤S20、对所述反电动势估计值进行归一化处理，以形成单位幅值信号。
[0011]优选的是，步骤S2中，获得锁相环PLL的对永磁电机的输出角度观测值包括：
[0012]步骤S21、通过鉴相器将α、β轴的反电动势估计值转换为dq轴的估算反电动势；
[0013]步骤S22、通过环路滤波器对d轴的估算反电动势进行滤波；
[0014]步骤S23、对滤波后的信号进行积分，获得永磁电机的输出角度观测值，并将所述输出角度观测值反馈给鉴相器，重复上述步骤，直至环路滤波器的d轴的估算反电动势为0。
[0015]本申请第二方面提供了一种航空永磁电机无位置传感器转速解算装置，主要包括：
[0016]滑模观测器，用于确定永磁电机的α、β轴的反电动势估计值；
[0017]锁相环PLL，用于根据所述反电动势估计值，获得对永磁电机的输出角度观测值；
[0018]双广义二阶积分器，用于分别对α、β轴的反电动势估计值进行计算，获得第一输出值及第二输出值，其中，所述第一输出值为α轴的反电动势误差与α轴的反电动势正交信号的乘积，所述第二输出值为β轴的反电动势误差与β轴的反电动势正交信号的乘积；
[0019]锁频环FLL，用于基于所述第一输出值及第二输出值计算永磁电机的转速。
[0020]优选的是，所述航空永磁电机无位置传感器转速解算装置还包括：
[0021]归一化模块，用于对所述反电动势估计值进行归一化处理，以形成单位幅值信号。
[0022]优选的是，所述锁相环PLL包括：
[0023]鉴相器，用于将α、β轴的反电动势估计值转换为dq轴的估算反电动势；
[0024]环路滤波器，用于对d轴的估算反电动势进行滤波；
[0025]压控振荡器，用于对滤波后的信号进行积分，获得永磁电机的输出角度观测值，并将所述输出角度观测值反馈给鉴相器，直至环路滤波器的d轴的估算反电动势为0。
[0026]本申请利用锁相环加锁频环的方式，可以准确的计算出当前电机转子位置和转速。
附图说明
[0027]图1是本申请航空永磁电机无位置传感器转速解算方法的一优选实施例的锁相环结构示意图。
[0028]图2a为本申请图1所示实施例的α轴SOGI谐振器结构图。
[0029]图2b为本申请图1所示实施例的β轴SOGI谐振器结构图。
[0030]图2c为本申请图1所示实施例的α轴与β轴公用的FLL模块示意图。
[0031]图3为无位置传感器转速解算方法总体流程框图。
[0032]图4为表贴式电机高转速无位置传感器控制仿真波形图。
[0033]图5为内嵌式电机高转速无位置传感器控制仿真波形图。
具体实施方式
[0034]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。
[0035]本申请第一方面提供了一种航空永磁电机无位置传感器转速解算方法，如图3所示，主要包括：
[0036]步骤S1、基于滑模观测法，确定永磁电机的α、β轴的反电动势估计值；
[0037]步骤S2、将所述反电动势估计值作为锁相环PLL的输入，获得锁相环PLL的对永磁电机的输出角度观测值；
[0038]步骤S3、基于双广义二阶积分器分别对α、β轴的反电动势估计值进行计算，获得第一输出值及第二输出值，其中，所述第一输出值为α轴的反电动势误差与α轴的反电动势正
交信号的乘积，所述第二输出值为β轴的反电动势误差与β轴的反电动势正交信号的乘积；
[0039]步骤S4、将所述第一输出值及第二输出值共用一个锁频环FLL计算永磁电机的转速。
[0040]本申请的目的是提出一种航空永磁电机无位置传感器转速解算方法。将锁相环与锁频环结合使用，利用滑模观测器得到的扩展反电动势，由锁相环计算电机位置信息，由锁频环计算电机的转速信息，并用于电机控制，从而实现永磁同步电机高转速下的无位置传感器控制。
[0041]首先在步骤S1中，采用滑模观测器法，计算出永磁电机反电动势。
[0042]基于静止坐标系下表贴式永磁同步电机的数学模型，可得到电流状态方程如式(1)所示。
[0043][0044]其中，uα、uβ、iα、iβ、eα、eβ分别为两相静止坐标系下的定子电压、定子电流和反电动势。R为电机定子电阻，Ls为电机相电感。
[0045]其中，反电动势eα、eβ满足：
[0046][0047]式(2)中ψ
f
为永磁体磁链，ω
e
为转子的电角速度，θ
e
为转子电角度。
[0048]根据李雅普诺夫定律分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空永磁电机无位置传感器转速解算方法，其特征在于，包括：步骤S1、基于滑模观测法，确定永磁电机的α、β轴的反电动势估计值；步骤S2、将所述反电动势估计值作为锁相环PLL的输入，获得锁相环PLL的对永磁电机的输出角度观测值；步骤S3、基于双广义二阶积分器分别对α、β轴的反电动势估计值进行计算，获得第一输出值及第二输出值，其中，所述第一输出值为α轴的反电动势误差与α轴的反电动势正交信号的乘积，所述第二输出值为β轴的反电动势误差与β轴的反电动势正交信号的乘积；步骤S4、将所述第一输出值及第二输出值共用一个锁频环FLL计算永磁电机的转速。2.如权利要求1所述的航空永磁电机无位置传感器转速解算方法，其特征在于，步骤S2之前，进一步包括：步骤S20、对所述反电动势估计值进行归一化处理，以形成单位幅值信号。3.如权利要求1所述的航空永磁电机无位置传感器转速解算方法，其特征在于，步骤S2中，获得锁相环PLL的对永磁电机的输出角度观测值包括：步骤S21、通过鉴相器将α、β轴的反电动势估计值转换为dq轴的估算反电动势；步骤S22、通过环路滤波器对d轴的估算反电动势进行滤波；步骤S23、对滤波后的信号进行积分，获得永磁电机的输出角度观测值，并将所述输出角度观测值反馈给鉴相器，重复上述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹锦涛，刘一丹，
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：