【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及一种用于注入高频电流矢量的方法和设备，该高频电流矢量与机器中流动的测量的电流矢量成固定角度。
技术介绍
1、机器在工业上广泛用于工厂自动化或运输。永磁同步机器(permanent magnetsynchronous machines，pmsm)、同步磁阻机器(synchronous reluctance machines，syncrm)、受损转子同步机器(wounded rotor synchronous machines，wrsm)等机器的许多控制技术通常使用旋转编码器来获得机器的速度和位置作为反馈。
2、对低成本和鲁棒马达驱动的需求增加了无传感器控制的发展。如果没有这些传感器，机器驱动将变得更便宜，对多尘和恶劣的环境也更鲁棒。
3、许多控制器技术依赖于高频信号注入。所注入的hf电压信号通常被叠加到机器的控制电压波形上，导致机器中通量的hf变化，最终导致流过机器导体的电流的hf变化。
4、通量和电流的hf变化之间的关系包含了关于机器电感的宝贵信息。例如，在没有位置传感器的情况下，这些信息可以用于确定机器的转子的位置。作为另一示例，弦和增量电感之间的关系可以驱动电流射角的选择，从而达到mtpa(maximum torque per ampere，每安培最大扭矩)操作点。mtpa条件以最小电流水平产生扭矩，从而产生损耗。
5、理想的mtpa操作点通常使用查找表(lookup table，lut)来识别。mtpa lut可以被手动确定，或者可以建立在其它电感或通量图上
6、已知不同的注入技术(诸如正弦、正方形)，并且可以跨不同频率和轴线框架组合几种技术，可能解决不同目的，例如导致圆形或椭圆形注入。
7、dq框架中的注入(其与机器的转子一起旋转并且指向转子的最显著/最不显著方向)很受欢迎，因为它可以适用于快速识别极端显著区域中的增量电感。与之相比，αβ框架中的注入(其是固定的并且与定子相关)不需要了解转子位置。
8、hf信号注入可以以电压或电流的形式实现。虽然hf电压注入很简单，但是电流注入需要电流调节器，该电流调节器产生电压模式，以朝向期望hf电流注入波形驱动测量的电流。
9、电流调节器必须被设计为具有高带宽，以便能够跟踪到期望hf注入信号的距离。这种高带宽导致瞬时注入方向的估计的高水平噪声。
10、如果随后将所注入的信号用于估计转子位置，或者用于估计马达电流的理想射角以实现mtpa条件，则这两种噪声估计都可能导致机器的无传感器控制器的不稳定。这通常要求限制速度控制器的带宽以避免发散，并且限制无传感器控制对低带宽应用的适用性。
11、由于调节器带宽必然受到逆变器的开关频率的限制，因此也不可能注入非常高频的电流，例如接近开关频率振荡。
12、与之相比，一些无lut的mtpa技术依赖于严格垂直于测量的电流的hf电流注入。然而，上述问题限制了用于无lut的mtpa的hf电流注入在文献和产业中的实际应用。
13、为了在没有lut的情况下提高机器的无传感器控制的稳定性和带宽，本专利技术提出了一种用于注入高频电流矢量的方法，该高频电流矢量与机器中流动的测量的电流矢量成固定角度。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种用于注入高频电流矢量的方法，该高频电流矢量与机器中流动的测量的电流矢量成固定角度。
2、为此，本专利技术涉及一种用于注入高频电流矢量的方法，所述高频电流矢量与机器中流动的测量的电流矢量成固定角度，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
3、-测量马达电流矢量，
4、-确定所述马达电流在与一方向正交的轴线上的投影值，所述方向与测量的电流矢量成固定角度，
5、-使用第一高频解调信号来解调投影值的高频变化，
6、-根据经解调的高频变化至少确定第一角度，
7、-至少根据所述第一角度、预定电压和第二高频调制信号来确定所述注入电压矢量，所述第二高频调制信号具有与所述第一高频解调信号相同的频率并且与所述第一高频解调信号具有等于π/2的相位差。
8、本专利技术还涉及一种用于注入高频电流矢量的设备，所述高频电流矢量与机器中流动的测量的电流矢量成固定角度，其特征在于，所述设备包括：
9、-用于测量所述马达电流矢量的装置，
10、-用于确定所述马达电流在与一方向正交的轴线上的投影值的装置，所述方向与测量的电流矢量成固定角度，
11、-用于使用第一高频解调信号来解调所述投影的高频变化的装置，
12、-用于根据经解调的高频变化至少确定第一角度的装置，
13、-用于至少根据所述第一角度、预定电压和第二高频调制信号来确定所述注入电压矢量的装置，所述第二高频调制信号具有与所述第一高频解调信号相同的频率并且与所述第一高频解调信号具有等于π/2的相位差。
14、因此，驱动第一角度以最小化hf电流的与期望方向正交的投影。由于机器主要是电感的，因此得到的hf电流必然沿期望方向流动，与机器中流动的测量的电流矢量形成固定角度。由非恒定角度得到的对控制器稳定性的扰动大大减少，整体上提高了控制器的稳定性。
15、根据特定特征，通过执行乘以高频信号vhcos(ωht)的变换以便获得αβ框架中的注入电压矢量，从第一角度ψ和测量的电流矢量的角度γs确定注入电压矢量，其中j是矩阵其中，vh是电压注入的幅度(amplitude)。
16、因此，电压矢量与测量的电流矢量形成稳定角度ψ。控制该角度以在与测量的电流矢量成固定角度的期望方向上驱动电流的hf响应。角度ψ不需要遵循具有基频的测量的电流矢量的旋转，从而放松了对pi滤波器的设计限制。关于测量的电流矢量，高频电流注入的方向被很好地稳定。注入频率可以增加，高达逆变器的开关频率。控制器对快速注入作出反应的能力增加，例如，它可以更快地估计mtpa和达到期望扭矩所需的电压电平。尽管没有机器参数的查找表，但是控制器性能还是得到了全局改进。
17、根据特定特征，该方法还包括以下步骤：
18、-使用第二高频解调信号来解调所述投影值的所述高频变化，所述第二高频解调信号具有与所述第一高频解调信号相同的频率并且与所述第一高频解调信号具有等于π/2的相位差，
19、-根据使用所述第二高频解调信号解调的投影值的高频变化来确定第二角度，
20、-使用所述第一高频解调信号和所述第二高频解调信号，通过从所述马达电流值在与一方向正交的轴线上的解调高频变化确定的相应权重来加权所述第一角度和所述第二角度，所述方向与测量的电流矢量成所述固定角度，
21、-对经加权的第一角度和第二角度求和，
22、并且所确定的注入电压矢量是根据经求和的加权的第一角度和第二角度来确定的。
2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于注入高频电流矢量的方法，所述高频电流矢量与机器中流动的测量的电流矢量成固定角度，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过执行乘以所述高频信号vhcos(ωht)的变换以便获得αβ框架中的注入电压矢量，从所述第一角度Ψ和测量的电流矢量γs的角度确定所述注入电压矢量，其中，J为矩阵其中，vh是所述电压注入的幅度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，通过使用αβ框架中的测量的电流矢量与所述αβ框架的α轴之间的测量的角度γs将所述αβ框架中的测量的电流马达矢量iαβ转变为xy框架中的测量的电流马达矢量ixy并且仅保持x轴上的测量的电流，确定马达电力在与一方向正交的轴线上的投影值，所述方向与测量的电流矢量成固定角度，其中，所述xy框架从所述αβ框架旋转等于测量的角度γs和所述固定角度Δ之和减去Π/2的角度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，使用积分增益为k1且比例增益等于空值的比例
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，使用积分增益为k1且比例增益等于空值的比例积分调节器，执行第二角度的确定。
7.一种用于注入高频电流矢量的设备，所述高频电流矢量与机器中流动的测量的电流矢量成固定角度，其特征在于，所述设备包括：
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于注入高频电流矢量的方法，所述高频电流矢量与机器中流动的测量的电流矢量成固定角度，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过执行乘以所述高频信号vhcos(ωht)的变换以便获得αβ框架中的注入电压矢量，从所述第一角度ψ和测量的电流矢量γs的角度确定所述注入电压矢量，其中，j为矩阵其中，vh是所述电压注入的幅度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，通过使用αβ框架中的测量的电流矢量与所述αβ框架的α轴之间的测量的角度γs将所述αβ框架中的测量的电流马达矢量iαβ转变为xy框架中的测量的电流马达矢量ixy并且仅保持x轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·比诺·马里亚尼，N·博耶尔，G·佩列格林，A·瓦拉塔拉贾，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：
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