【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，涉及电机驱动技术，属于发电、变电或配电的。
技术介绍
1、双三相电机因其高可靠性、高功率密度等特征在工业应用和科学研究中获得了广泛的关注。考虑到转子角度传感器会增加驱动系统的复杂性而降低系统可靠性，双三相电机无位置传感器控制技术逐渐成为了提升双三相电机高可靠性的重要手段。基于高频注入的无位置传感器控制技术通常被认为是一种应用零低速工作范围的控制技术。然而，目前所存在的基于高频注入的双三相无位置传感器控制技术大多延续自三相电机中的技术，没有充分考虑到双三相电机的多维度控制特征以及高可靠性需求。仅有的考虑到双三相电机故障情况的基于高频注入的无位置传感器控制技术还存在以下两方面不足：一方面不足是仅仅利用了双三相电机基波控制而无法发挥双三相电机的多维度控制优势；另一方面不足是所涉及到的双三相电机故障类型十分有限。
2、本专利技术旨在提出考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法以克服上述缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术的专利技术目的是针对上述
技术介绍
的不足，提供考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，同时利用双三相电机基波空间电流和谐波空间电流的特征，实现在双三相电机处于健康状态、单个开关管开路故障、单相开路故障以及两相开路故障的条件下准确估测转子位置的专利技术目的，解决基于高频注入无位置传感器技术无法在多种开路故障下准确辨识双三相电机转子位置和转子速度的技术问题。
2、本专利
3、考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，具体执行过程包括步骤a至步骤i：
4、步骤a、将幅值为vh、符号变化频率为脉宽调制频率一半的一对高频电压信号注入到双三相电机空间矢量解耦得到的αβ子空间中；
5、步骤b、在保持步骤a中高频电压信号注入的同时，测量双三相电机的六个相电流并提取其中的六相高频电流；
6、步骤c、将步骤b中获得的六相高频电流变换至αβ子空间和xy子空间，获取αβ子空间高频电流和xy子空间高频电流；
7、步骤d、将步骤c中获得的αβ子空间高频电流和xy子空间高频电流变换到两套三相绕组各自的静止坐标系中，获得两套三相绕组静止坐标系中的高频电流iαβ1h和iαβ2h；
8、步骤e、将步骤d中获得iαβ1h和iαβ2h做差，并使用帕克变换矩阵将此差值变换到旋转坐标系中得到dqe；
9、步骤f、利用谐振频率为2倍基波频率的陷波滤波器和低通滤波器的复合滤波器从步骤e中获得的dqe中提取直流分量dqe-0；
10、步骤g、根据步骤f中dqe-0的分布确定故障类型及补偿系数矩阵kc；
11、步骤h、结合步骤g中获得的补偿系数矩阵kc和步骤c中获得的αβ子空间和xy子空间高频电流重构一对包含了转子角度信号的正交信号iαβh-com；
12、步骤i、利用锁相环从步骤h中重构的正交信号中提取转子角频率信息和转子角度信息。
13、进一步地，考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法中，注入到αβ子空间中的高频电压表达式为其中，正负符号变化的频率为脉宽调制频率的一半，vh为注入的电压幅值，为反馈的估测转子角度。
14、进一步地，考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法中，六个相电流中高频电流提取的具体方法为：将测量得到的k时刻的双三相电机的六个相电流减去k-1时刻的双三相电机的六个相电流，即可得到k时刻六相高频电流的变化率；再将此六相高频电流变化率与k-1时刻的注入高频电压的符号相乘，即可得到六相高频电流。
15、进一步地，考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法中，六相高频电流转换到αβ子空间和xy子空间的具体方法为：将六相高频电流利用空间矢量变换矩阵变换到αβ子空间及xy子空间，其中空间矢量变换矩阵分别为：tsv-αβ为将步骤b中提取的六相高频电流变换至αβ子空间的空间矢量变换矩阵，tsv-xy为将步骤b中提取的六相高频电流变换至xy子空间的空间矢量变换矩阵。
16、进一步地，考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法中，将αβ子空间及xy子空间内的高频电流变换到两套三相绕组的静止坐标系中的具体方法为：αβ子空间及xy子空间内的高频电流分别定义为iαβh和ixyh，两套三相绕组的静止坐标系中的高频电流定义为iαβ1h和iαβ2h，它们之间的变换关系为iα1h、iβ1h分别为abc三相绕组静止坐标系中高频电流的α轴分量、β轴分量，iα2h、iβ2h分别为def三相绕组静止坐标系中高频电流的α轴分量、β轴分量，tst为将步骤c中获取的αβ子空间高频电流和xy子空间高频电流变换到两套三相绕组的静止坐标系的空间矢量变换矩阵，iαh、iβh为αβ子空间高频电流的α轴分量、β轴分量，ixh、iyh为xy子空间高频电流的α轴分量、β轴分量。
17、进一步地，考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法中，将iαβ1h和iαβ2h的差变换到旋转坐标系中得到dqe的具体方法为：首先将iαβ1h和iαβ2h做差得到αβe，即αβe＝iαβ1h-iαβ2h，然后利用帕克变换将αβe变换到dqe，即其中，为反馈的估测转子角度。
18、进一步地，考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法中，利用谐振频率为2倍基波频率的陷波滤波器和低通滤波器的复合滤波器从dqe中提取直流分量dqe-0的具体方法为：复合滤波器的传递函数为其中，cf，nf和lpf分别是复合滤波器、陷波滤波器以及低通滤波器的缩写，ωn，kn和ωl分别是nf的谐振频率，nf的带宽系数以及lpf的截至角频率；使用此复合滤波器从dqe中提取直流分量dqe-0，需要将ωn设置为基波频率的两倍，kn和ωl则根据具体的实验效果设定。
19、进一步地，考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法中，根据dqe-0的分布确定故障类型及补偿系数矩阵kc的具体方法为：
20、首先，根据两套三相绕组旋转坐标系中高频电流差值的d轴分量de-0和q轴分量qe-0的分布的关系确定故障类型：
21、当de-0∈[-ε,ε]，且qe-0∈[-ε,ε]时，双三相电机处于健康状态或270°两相开路故障状态，记为health/270°dopf，
22、当de-0∈[-∞,-ε]，且qe-0∈[-ε,ε]时，双三相电机处于单开关管故障状态或单相开路故障状态或abc绕组中发生120°两相开路故障，记为sosf/sopf/120°dopf发生在abc绕组中，
23、当de-0∈[ε,∞]，且qe-0∈[-ε,ε]时，双三相电机处于单开关管故障状态或单相开路故障状态或def绕组中发生120°两相开路故障，记为sosf/sopf/120°dopf发生在def绕组中，
24、当de-0∈[-ε,ε]，且q本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，其特征在于，所述步骤A注入到αβ子空间中的高频电压信号为其中，uαh、uβh为注入的高频电压信号的α轴分量和β轴分量，Vh为注入的高频电压信号的幅值，正负符号变化的频率为脉宽调制频率的一半，为估测的转子角度。
3.根据权利要求2所述考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，其特征在于，所述步骤B提取六相高频电流的具体方法为：将测量得到的k时刻双三相电机的六个相电流减去k-1时刻双三相电机的六个相电流，获取k时刻六相高频电流的变化率；再将k时刻六相高频电流变化率与k-1时刻注入的高频电压信号的符号相乘，获取六相高频电流。
4.根据权利要求3所述考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，其特征在于，所述步骤C将步骤B中提取的六相高频电流变换至αβ子空间和xy子空间的空间矢量变换矩阵分别为：其中，Tsv-αβ为将步骤B中提取的六相高频电流变换至αβ子空间的空间矢量变换矩阵，T
5.根据权利要求4所述考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，其特征在于，所述步骤D将步骤C中获取的αβ子空间高频电流和xy子空间高频电流变换到两套三相绕组的静止坐标系中后，两套三相绕组静止坐标系中的高频电流与步骤C中获取的αβ子空间高频电流和xy子空间高频电流的变换关系为：其中，Iα1h、Iβ1j分别为ABC三相绕组静止坐标系中高频电流的α轴分量、β轴分量，Iα2h、Iα2h分别为DEF三相绕组静止坐标系中高频电流的α轴分量、β轴分量，Tst为将步骤C中获取的αβ子空间高频电流和xy子空间高频电流变换到两套三相绕组的静止坐标系的空间矢量变换矩阵，Iαh、Iβh为αβ子空间高频电流的α轴分量、β轴分量，Ixh、Iyh为xy子空间高频电流的α轴分量、β轴分量。
6.根据权利要求5所述考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，其特征在于，所述步骤E利用帕克变换矩阵将步骤D中获取的两套三相绕组静止坐标系中高频电流的差值变换到旋转坐标系中的表达式为：其中，de、qe分别为两套三相绕组旋转坐标系中高频电流差值的d轴分量、q轴分量，αe、βe分别为两套三相绕组静止坐标系中高频电流差值的α轴分量、β轴分量。
7.根据权利要求6所述考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，其特征在于，所述步骤F通过复合滤波器提取两套三相绕组旋转坐标系中高频电流差值的直流分量，所述复合滤波器由2倍基波频率的陷波滤波器和低通滤波器组成，复合滤波器的传递函数为其中，CF(s)、NF(s)和LPF(s)分别为复合滤波器、陷波滤波器以及低通滤波器的传递函数，ωn、kn和ωl分别为陷波滤波器的谐振频率、陷波滤波器的带宽系数以及低通滤波器的截至角频率。
8.根据权利要求7所述考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，其特征在于，所述步骤G根据两套三相绕组旋转坐标系中高频电流差值的直流分量的分布确定故障类型以及补偿系数矩阵的具体方法为：
9.根据权利要求8所述考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，其特征在于，所述步骤H结合步骤G中确定的补偿系数矩阵以及步骤C中获取的αβ子空间高频电流和xy子空间高频电流，重构一对包含转子角度信息的正交信号，重构的一对包含转子角度信息的正交信号Iαβh-com为Iαβh-com＝Iαβh+Kc·Ixyh，其中，Iαβh和Ixyh分别为αβ子空间高频电流和xy子空间高频电流。
10.根据权利要求9所述考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，其特征在于，所述步骤I利用锁相环从步骤H中重构的正交信号中提取转子角频率信息和转子角度信息的具体方法为：利用估测的转子角度的余弦量与步骤9重构的正交信号的β轴分量Iβh-com的乘积减去估测的转子角度的正弦量与步骤9重构的正交信号的α轴分量Iαh-com的乘积，然后利用比例积分器从此差值中获取转子角频率信息，最后对转子角频率信息做积分获取转子角度信息。
...【技术特征摘要】
1.考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，其特征在于，所述步骤a注入到αβ子空间中的高频电压信号为其中，uαh、uβh为注入的高频电压信号的α轴分量和β轴分量，vh为注入的高频电压信号的幅值，正负符号变化的频率为脉宽调制频率的一半，为估测的转子角度。
3.根据权利要求2所述考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，其特征在于，所述步骤b提取六相高频电流的具体方法为：将测量得到的k时刻双三相电机的六个相电流减去k-1时刻双三相电机的六个相电流，获取k时刻六相高频电流的变化率；再将k时刻六相高频电流变化率与k-1时刻注入的高频电压信号的符号相乘，获取六相高频电流。
4.根据权利要求3所述考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，其特征在于，所述步骤c将步骤b中提取的六相高频电流变换至αβ子空间和xy子空间的空间矢量变换矩阵分别为：其中，tsv-αβ为将步骤b中提取的六相高频电流变换至αβ子空间的空间矢量变换矩阵，tsv-xy为将步骤b中提取的六相高频电流变换至xy子空间的空间矢量变换矩阵。
5.根据权利要求4所述考虑多种开路故障的双三相电机高频注入无位置控制方法，其特征在于，所述步骤d将步骤c中获取的αβ子空间高频电流和xy子空间高频电流变换到两套三相绕组的静止坐标系中后，两套三相绕组静止坐标系中的高频电流与步骤c中获取的αβ子空间高频电流和xy子空间高频电流的变换关系为：其中，iα1h、iβ1j分别为abc三相绕组静止坐标系中高频电流的α轴分量、β轴分量，iα2h、iα2h分别为def三相绕组静止坐标系中高频电流的α轴分量、β轴分量，tst为将步骤c中获取的αβ子空间高频电流和xy子空间高频电流变换到两套三相绕组的静止坐标系的空间矢量变换矩阵，iαh、iβh为αβ子空间高频电流的α轴分量、β轴分量，ixh、iyh为xy子空间高频电流的α轴分量、β轴分量。
6.根据权利要求5所述考虑多种开路故...
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。