【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于交流电机传动控制，具体涉及基于电流过采样的永磁同步电机转子位置估计策略。
技术介绍
1、动车组牵引传动单元具有高电压、大电流、宽运行速度范围的特点，同时要求牵引电机具有在低开关频率及方波工况下的运行能力。随着高速轨道列车的快速发展，具有宽调速范围、高功率密度及低能耗的永磁同步电机成为当前动车组牵引领域的研究热点，而现有的动车组列车牵引系统均是采用机械位置/速度传感器来获取电机的位置或转速信号。在高速列车实际运行过程中，电磁环境复杂、振动剧烈，易导致机械式传感器失效，进而引发牵引系统故障，造成大转矩冲击，严重时损伤轴承、齿轮、电机等关键部件，危害列车运行安全。无位置传感器驱动技术可以从根本上消除这一安全隐患，且具有抗干扰能力强、集成度高及使用周期长等优势。
2、在永磁同步电机无位置传感器控制技术中，转子位置估计方法主要分为两部分：基于电机的凸极性和基于电机的数学模型。基于电机的数学模型估计转子位置的方法利用电机基频激励的反电动势或者磁链信息进行估计，在中高速范围内可以较好的进行控制，但零低速范围下反电动势较小，无法实现控制；基于电机凸极性的估计方法可以解决包括电机启动过程在内的全速度范围的无位置传感器控制，但传统的方法主要采用额外高频信号注入来激励出包含转子位置信息的高频电流信号，随后对其进行解调制来获得转子位置信息。而基于电流过采样的转子位置估计策略省去了额外高频信号注入和传统的电流解调制算法且全速度范围内有效，消除了注入高频信号带来的影响；同时，由于轨道交通中永磁同步电机宽转速范围的特点，常采用多模式
3、在轨道交通牵引系统中，由于散热条件的限制，功率开关管的开关频率较低，通常≤1000hz，因此谐波干扰较大，导致普通采样方式获得的电流精度低，使控制性能变差，而通过电流过采样技术可以获得更多的采样点，再结合最小二乘线性拟合，可以有效提高电流精度，这对于永磁同步电机转子位置估计有着重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供基于电流过采样的永磁同步电机转子位置估计策略，获得更精准的估计转子位置信息，实现了内置式永磁同步电机的高动态无位置传感器控制。
2、本专利技术所采用的技术方案是，基于电流过采样的永磁同步电机转子位置估计策略，具体按照以下步骤实施：
3、步骤1，以永磁同步电机基础电压和磁链模型为基础，获得离散化的定子电流变化量；
4、步骤2，将定子电流转为αβ轴下的电流，并对其进行过采样；
5、步骤3，将过采样得到离散电流点进行拟合，得到包含转子位置信息的电流变化量；
6、步骤4，对电流变化量和电压指令值进行反正切运算，得到估计转子位置信息。
7、本专利技术的特点还在于，
8、步骤1中，具体为：
9、步骤1.1，定义由两相旋转坐标系到两相静止坐标系的变换矩阵t，该矩阵及其微分矩阵如式(1)、(2)所示：
10、
11、
12、其中，θr为转子实际位置，ωr为电角速度；表示变换矩阵t对θr的导数，如式(3)所示：
13、
14、步骤1.2，永磁同步电机基础电压和磁链模型如式(4)、(5)所示：
15、
16、ψr＝lrir+ψpm (5)；
17、式中，us为定子电压，is和ir分别为定子和转子电流，ψs和ψr分别为定子和转子磁链，ψpm为永磁体磁链；rs和lr分别为定子电阻和定子电感；
18、将变换矩阵t代入永磁同步电机基础磁链模型，得到定子坐标系下的磁链方程，如式(6)所示：
19、ψr＝tψr＝tlr(t-1t)ir+tψpm (6)；
20、步骤1.3，将定子坐标系下的磁链方程代入永磁同步电机基础电压模型，得到定子坐标系下的电压方程，如式(7)所示：
21、
22、由式(7)经移相可得电流导数，如式(10)所示：
23、
24、式中，yσ和yδ分别是与转子位置无关的定子导纳和与转子位置相关的定子导纳，且i为单位矩阵；ls为定子电感矩阵；
25、表示定子电感矩阵对θr的导数，如式(9)所示：
26、
27、将式(9)进行离散化，得到离散化的定子电流变化量，，如式(12)：
28、
29、式中，ts为采样周期时间，[n]为第n个采样周期，[n1]＝[n-1]指第n-1个采样周期，即上一个采样周期；故us[n1]、is[n1]分别为上一采样周期的定子电压和定子电流，ωr[n1]为上一采样周期的电角速度，分别为上一采样周期的定子电感矩阵ls和变换矩阵t对θr的导数。
30、步骤1.3中，ls为定子电感矩阵，可表示为式(8)：
31、
32、其中，ld和lq分别为d轴电感和q轴电感；
33、s(θr)位置变换矩阵可写作式(11)：
34、
35、步骤2中，具体为：
36、步骤2.1，将离散化的定子电流变化量分为高频和低频两个分量，如式(13)所示：
37、δis[n]＝δis,hf[n]+δis,lf[n] (13)；
38、其中，高频分量δis,hf[n]＝[yσi+yδs(θr)]us[n1]ts；低频分量不考虑转子凸极性，则定子电流的无凸极性表达式δis,σ[n]如式(14)：
39、δis,σ[n]＝yσus[n1]ts-δis,lf[n] (14)；
40、步骤2.2，将无凸极性部分从定子电流中移除，得到包含转子位置的与凸极性相关的剩余分量，即离散化的电流变化量a，如式(15)所示：
41、a＝δis[n]-δis,σ[n]＝yδs(θr)us[n1]ts (15)；
42、步骤2.3，对三相电流ia、ib、ic进行采样，对其进行clarke变换，可得到d轴电流id和q轴电流iq，对d轴电流id和q轴电流iq进行pi调节，得到d轴电压指令值ud和q轴电压指令值uq，再对其进行逆park变换，可得到α轴电压指令值uα和β轴电压指令值uβ；
43、将αβ轴电压指令值uα、uβ代入式(15)，即可得到αβ轴电流的变化量aα和aβ，如式(16)所示：
44、
45、式中，uα[n1]、uβ[n1]分别为上一采样周期的α轴电压指令值和β轴电压指令值；
46、步骤2.4，设置adc的采样频率fadc，使其满足在一个周期内可以采集到≥200个点，即满足式(17本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于电流过采样的永磁同步电机转子位置估计策略，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述的基于电流过采样的永磁同步电机转子位置估计策略，其特征在于，所述步骤1中，具体为：
3.根据权利要求2所述的基于电流过采样的永磁同步电机转子位置估计策略，其特征在于，所述步骤1.3中，Ls为定子电感矩阵，可表示为式(8)：
4.根据权利要求2所述的基于电流过采样的永磁同步电机转子位置估计策略，其特征在于，所述步骤2中，具体为：
5.根据权利要求4所述的基于电流过采样的永磁同步电机转子位置估计策略，其特征在于，所述步骤3中，具体为：
6.根据权利要求5所述的基于电流过采样的永磁同步电机转子位置估计策略，其特征在于，所述步骤4中，具体为：
【技术特征摘要】
1.基于电流过采样的永磁同步电机转子位置估计策略，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述的基于电流过采样的永磁同步电机转子位置估计策略，其特征在于，所述步骤1中，具体为：
3.根据权利要求2所述的基于电流过采样的永磁同步电机转子位置估计策略，其特征在于，所述步骤1.3中，ls为定子电感矩阵，可表示为式(8)：...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。