本发明专利技术涉及一种永磁同步电机转速滤波装置和滤波方法，其中永磁同步电机转速滤波装置包括：位置传感器、永磁同步电机（PMSM）、转速计算模块、卡尔曼滤波模块、速度环PI调节器、电流传感器、求和模块、坐标变换模块、第一电流环PI调节器、空间矢量脉宽调制（SVPWM）模块、第二电流环PI调节器和逆变器；位置传感器、转速计算模块和速度环PI调节器构成速度环；坐标变换模块和电流环PI调节器构成q轴电流环；坐标变换模块和电流环PI调节器构成d轴电流环，并由q轴电流环和d轴电流环构成电流环；本发明专利技术基于永磁同步电机转速滤波装置的滤波方法能够有效滤除永磁同步电机转子转速测量噪声，计算负荷减少，对永磁同步电机参数依赖度降低。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，其中永磁同步电机转速滤波装置包括：位置传感器、永磁同步电机（PMSM）、转速计算模块、卡尔曼滤波模块、速度环PI调节器、电流传感器、求和模块、坐标变换模块、第一电流环PI调节器、空间矢量脉宽调制（SVPWM）模块、第二电流环PI调节器和逆变器；位置传感器、转速计算模块和速度环PI调节器构成速度环；坐标变换模块和电流环PI调节器构成q轴电流环；坐标变换模块和电流环PI调节器构成d轴电流环，并由q轴电流环和d轴电流环构成电流环；本专利技术基于永磁同步电机转速滤波装置的滤波方法能够有效滤除永磁同步电机转子转速测量噪声，计算负荷减少，对永磁同步电机参数依赖度降低。【专利说明】
本专利技术涉及一种电机转速滤波装置和滤波方法，尤其涉及。
技术介绍
永磁同步电机具有高效率、高功率密度、无碳刷等优点，在伺服场合获得了广泛应用。在伺服应用
，通常采用光电编码器、旋转变压器等机械传感器检测电机转子位置，通过对转子位置的差分计算转子转速。受机械传感器有限的分辨率以及位置检测的量化误差等因素的影响，直接差分得到的速度值往往存在较大的噪声。这种噪声经过速度环的调节放大作用，会引起速度环输出亦即电流指令信号出现更大的毛刺，使得电机出现剧烈的噪声。降低速度调节器增益可以在一定程度上减小这种噪声，但增益的降低会减慢系统对指令信号的跟随速度，牺牲了系统动态性能，显然不适合需要快速响应的伺服场合。实际应用场合中，通常采用低通滤波器比如滑动窗在反馈环节对速度检测值进行滤波，这样的处理方式简单易行，计算量少，但会带来较大的延时，而延时的出现同样会降低系统动态性能。卡尔曼滤波是上世纪60年代发展起来的一种现代滤波方法，它是一种最小方差意义上的最优线性估计算法。目前，很多文献采用卡尔曼滤波器观测电机转子转速或位置以实现无速度传感器控制。与低通滤波器原理不同，卡尔曼滤波器使用到了系统数学模型，相当于获取了更多的系统信息，基于数学模型可以实现对系统状态量的滤波或估计，但代价是计算负荷明显增大。在某些对成本要求比较苛刻的永磁同步电机伺服应用场合，一般使用分辨率较低的光电编码器等机械传感器，检测得到的转子位置噪声含量较大。低通滤波器可以滤除噪声，但会造成相位延迟。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够有效滤除永磁同步电机转子转速中的噪声的永磁同步电机转速滤波装置和滤波方法。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案:一种永磁同步电机转速滤波装置，其特征在于:它包括位置传感器、永磁同步电机、转速计算模块、卡尔曼滤波模块、速度环PI调节器、电流传感器、求和模块、坐标变换模块、第一电流环PI调节器、空间矢量脉宽调制模块、第二电流环PI调节器和逆变器；所述位置传感器的输入端连接所述永磁同步电机的输出端，所述转速计算模块的输入端连接所述位置传感器的输出端，所述转速计算模块的输出端连接所述卡尔曼滤波模块的输入端；所述电流传感器连接所述永磁同步电机的定子，将检测到的所述永磁同步电机定子的三相电流中的两相电流ia和ib分别输入所述求和模块和坐标变换模块，所述求和模块对所述两相电流ia与ib的和取负值后获得第三相电流i。，并将所述第三相电流i。输入所述坐标变换模块；所述坐标变换模块将所述三相定子电流ia、ib和i。进行坐标变换；所述坐标变换模块输出的电流检测值i,输入到所述卡尔曼滤波模块，所述卡尔曼滤波模块的输出转速ω作为负反馈，并与给定转速指令值/取差值后，作为所述速度环PI调节器的输入；所述电流检测值i,同时作为负反馈与所述速度环PI调节器的输出电流指令<相比较，比较值输入到所述第一电流环PI调节器，所述第一电流环PI调节器的输出端连接所述空间矢量脉宽调制模块的第一输入端；所述坐标变换模块的另一个输出端输出的电流检测值id作为负反馈，与预先给定的》'】相比较，比较值输入到所述第二电流环PI调节器，所述第二电流环PI调节器的输出端连接所述空间矢量脉宽调制模块的第二输入端；所述位置传感器的输出端连接所述空间矢量脉宽调制模块的第三输入端；所述空间矢量脉宽调制模块的输出端连接所述逆变器的输入端，所述逆变器的输出端连接所述永磁同步电机的输入端。一种基于永磁同步电机转速滤波装置的永磁同步电机转速滤波方法，包括以下步骤:1)电流传感器将检测到的永磁同步电机三相定子电流ia、ib和i。输入至坐标变换模块内，对其进行三相/两相坐标变换，得到两相静止坐标系下的电流分量ia、ie:【权利要求】1.一种永磁同步电机转速滤波装置，其特征在于:它包括位置传感器、永磁同步电机、转速计算模块、卡尔曼滤波模块、速度环PI调节器、电流传感器、求和模块、坐标变换模块、第一电流环PI调节器、空间矢量脉宽调制模块、第二电流环PI调节器和逆变器； 所述位置传感器的输入端连接所述永磁同步电机的输出端，所述转速计算模块的输入端连接所述位置传感器的输出端，所述转速计算模块的输出端连接所述卡尔曼滤波模块的输入端；所述电流传感器连接所述永磁同步电机的定子，将检测到的所述永磁同步电机定子的三相电流中的两相电流ia和ib分别输入所述求和模块和坐标变换模块，所述求和模块对所述两相电流ia与ib的和取负值后获得第三相电流i。，并将所述第三相电流i。输入所述坐标变换模块；所述坐标变换模块将所述三相定子电流ia、ib和i。进行坐标变换；所述坐标变换模块输出的电流检测值i,输入到所述卡尔曼滤波模块，所述卡尔曼滤波模块的输出转速ω作为负反馈，并与给定转速指令值ω*取差值后，作为所述速度环PI调节器的输入；所述电流检测值i,同时作为负反馈与所述速度环PI调节器的输出电流指令〖;*相比较，比较值输入到所述第一电流环PI调节器，所述第一电流环PI调节器的输出端连接所述空间矢量脉宽调制模块的第一输入端；所述坐标变换模块的另一个输出端输出的电流检测值id作为负反馈，与预先给定的5相比较，比较值输入到所述第二电流环PI调节器，所述第二电流环PI调节器的输出端连接所述空间矢量脉宽调制模块的第二输入端；所述位置传感器的输出端连接所述空间矢量脉宽调制模块的第三输入端；所述空间矢量脉宽调制模块的输出端连接所述逆变器的输入端，所述逆变器的输出端连接所述永磁同步电机的输入端。2.一种基于权利要求1所述永磁同步电机转速滤波装置的永磁同步电机转速滤波方法，其包括以下步骤: 1)电流传感器将检测到的永磁同步电机三相定子电流ia、ijPi。输入至坐标变换模块内，对其进行三相/两相坐标变换，得到两相静止坐标系下的电流分量ia、ie:1 1 1Ifi I 3.如权利要求2所述的一种永磁同步电机转速滤波方法，其特征在于:所述步骤3)中，卡尔曼滤波模块对输入永磁同步电机转子转速ω和电流检测值i,的处理包括以下步骤: (1)永磁同步电机电磁转矩方程与转子机械运动方程为: 4.如权利要求3所述的一种永磁同步电机转速滤波方法，其特征在于:所述步骤(2)中，在离散形式下，TJk)为: 5.如权利要求3所述的一种永磁同步电机转速滤波方法，其特征在于:所述步骤(6)中，包括如下步骤:①计算先验估计向量值\与相应误差矩阵C:【文档编号】H02P21/05GK103684178SQ201310692191【公开日】本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种永磁同步电机转速滤波装置，其特征在于：它包括位置传感器、永磁同步电机、转速计算模块、卡尔曼滤波模块、速度环PI调节器、电流传感器、求和模块、坐标变换模块、第一电流环PI调节器、空间矢量脉宽调制模块、第二电流环PI调节器和逆变器； 所述位置传感器的输入端连接所述永磁同步电机的输出端，所述转速计算模块的输入端连接所述位置传感器的输出端，所述转速计算模块的输出端连接所述卡尔曼滤波模块的输入端；所述电流传感器连接所述永磁同步电机的定子，将检测到的所述永磁同步电机定子的三相电流中的两相电流ia和ib分别输入所述求和模块和坐标变换模块，所述求和模块对所述两相电流ia与ib的和取负值后获得第三相电流ic，并将所述第三相电流ic输入所述坐标变换模块；所述坐标变换模块将所述三相定子电流ia、ib和ic进行坐标变换；所述坐标变换模块输出的电流检测值iq输入到所述卡尔曼滤波模块，所述卡尔曼滤波模块的输出转速ω作为负反馈，并与给定转速指令值ω*取差值后，作为所述速度环PI调节器的输入；所述电流检测值iq同时作为负反馈与所述速度环PI调节器的输出电流指令*相比较，比较值输入到所述第一电流环PI调节器，所述第一电流环PI调节器的输出端连接所述空间矢量脉宽调制模块的第一输入端；所述坐标变换模块的另一个输出端输出的电流检测值id作为负反馈，与预先给定的相比较，比较值输入到所述第二电流环PI调节器，所述第二电流环PI调节器的输出端连接所述空间矢量脉宽调制模块的第二输入端；所述位置传感器的输出端连接所述空间矢量脉宽调制模块的第三输入端；所述空间矢量脉宽调制模块的输出端连接所述逆变器的输入端，所述逆变器的输出端连接所述永磁同步电机的输入端。 FDA0000439483000000012.jpg,FDA0000439483000000013.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：肖曦，王伟华，孙凯，丁有爽，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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