一種旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估算誤差的補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)誤差補(bǔ)償 的方法，屬于電機(jī)控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 適用于低速的永磁同步電機(jī)(PMSM)無(wú)位置傳感器控制技術(shù)一直是電機(jī)控制領(lǐng)域 的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。PMSM低速下的無(wú)位置傳感器控制，一般需要采用信號(hào)注入的方式，目前 研究較多的是高頻電壓注入法。該方法基于電機(jī)的凸極特性，其基本思路是在電機(jī)中注入 高頻電壓信號(hào)，通過(guò)對(duì)高頻電流響應(yīng)進(jìn)行特定的信號(hào)處理來(lái)獲得位置信息。秦峰在《基于電 力電子系統(tǒng)集成概念的PMSM無(wú)傳感器控制研究》一文中指出高頻注入法中的旋轉(zhuǎn)高頻電壓 注入法由于魯棒性好、參數(shù)敏感性低，參數(shù)的調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于永磁同步電機(jī) 低速無(wú)位置控制。提高轉(zhuǎn)子位置和速度估算精度對(duì)于旋轉(zhuǎn)高頻信號(hào)注入法無(wú)位置傳感器技 術(shù)在高精度要求場(chǎng)合的運(yùn)用有著重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法永磁同步電機(jī) 轉(zhuǎn)子位置估算誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?，消除逆變器死區(qū)時(shí)間和IGBT寄生電容產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)高頻電壓 信號(hào)注入法位置估計(jì)誤差。
[0004]技術(shù)方案:一種旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估算誤差的補(bǔ)償 方法，首先獲取旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入信號(hào)的相位誤差Δρ，然后對(duì)旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法獲 得的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)值爲(wèi):進(jìn)行相位補(bǔ)償，所述相位補(bǔ)償值為其中，獲取旋轉(zhuǎn)高頻電壓注 入信號(hào)的相位誤差包括如下步驟：
[0005]六1)，檢測(cè)控制永磁同步電機(jī)的三相逆變器輸出的三相電壓1^、仙、1^，并進(jìn)行克拉 克變換得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電壓信號(hào)ua和ue;
[0006]A2)，將所述電壓信號(hào)Ua經(jīng)帶通濾波器選出頻率為c〇h的交流分量Uah;再將所述Uah 與解調(diào)信號(hào)cos(coht)通過(guò)相同的所述帶通濾波器后的信號(hào)相乘，得到直流分量和頻率為2 ωh的交流分量;然后經(jīng)過(guò)低通濾波器濾除交流分量，提取直流分量/(Δ的；最后對(duì)該直流 分量進(jìn)行調(diào)制獲得旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入信號(hào)的相位誤差
[0007]有益效果:在實(shí)際旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法無(wú)傳感器控制系統(tǒng)中，為了防止三相 SVPWM電壓源逆變器(VSI)的橋臂上下管直通，必須在功率管開(kāi)關(guān)動(dòng)作期間插入一段死區(qū)時(shí) 間。發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，該死區(qū)時(shí)間和IGBT的寄生電容會(huì)導(dǎo)致逆變器輸出的實(shí)際高 頻電壓注入信號(hào)和理想高頻電壓注入信號(hào)之間存在一定的相位誤差進(jìn)一步，該相位誤 差最終會(huì)使得旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法的轉(zhuǎn)子位置估算結(jié)果產(chǎn)生誤差Δ<2。因此為了提 高旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法的轉(zhuǎn)子位置估算精度，根據(jù)逆變器死區(qū)和IGBT寄生電容產(chǎn)生的 相位延遲對(duì)估計(jì)位置值進(jìn)行有效補(bǔ)償是非常必要的。
[0008]本發(fā)明方法在傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)旋轉(zhuǎn)高頻信號(hào)注入法無(wú)位置控制基礎(chǔ)上，引入針 對(duì)逆變器死區(qū)效應(yīng)和寄生電容產(chǎn)生的高頻信號(hào)相位延遲的補(bǔ)償環(huán)節(jié)。通過(guò)對(duì)逆變器輸出電 壓進(jìn)行采樣從而計(jì)算出延遲的相位A夢(mèng)，將其補(bǔ)償?shù)叫D(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法轉(zhuǎn)子位置估 算結(jié)果中，從而提高其位置估算精度。相對(duì)于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法，本專利所提 方法的創(chuàng)新在于相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)的提出和設(shè)計(jì)，并有效地提高了轉(zhuǎn)子位置估算精度。
[0009]綜上，本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)：（1)本發(fā)明在旋轉(zhuǎn)高頻電 壓信號(hào)注入法中加入位置估計(jì)誤差補(bǔ)償環(huán)節(jié)，消除了逆變器死區(qū)時(shí)間和IGBT寄生電容對(duì)位 置估算精度的影響，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性；（2)通過(guò)提高其位置估算精度，促進(jìn)了 旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法在高精度場(chǎng)合的運(yùn)用，拓寬了該方法的應(yīng)用范圍；（3)該方法采用 直接補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ瑢?shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、可靠、方便。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估算誤差補(bǔ)償方法框圖；
[0011] 圖2為兩相靜止坐標(biāo)系、實(shí)際兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系與估計(jì)兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的 相對(duì)關(guān)系不意圖；
[0012] 圖3為高頻注入信號(hào)相位誤差信號(hào)提取與調(diào)制過(guò)程的原理框圖；
[0013]圖4為補(bǔ)償前旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法位置估算仿真波形和位置估算誤差仿真波 形；
[0014]
[0015]圖5為補(bǔ)償后旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法位置估算仿真波形和位置估算誤差仿真波 形。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估算誤差補(bǔ)償 的方法，為使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及效果更加清楚，明確，以及參照附圖并舉實(shí)例對(duì)本 發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定 本發(fā)明。
[0017]如圖1所示，一種旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估算誤差補(bǔ)償 的方法，具體包括以下步驟：
[0018] 步驟1:建立坐標(biāo)系關(guān)系圖，如圖2所示，d_q為實(shí)際轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，為估 計(jì)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，為實(shí)際兩相靜止坐標(biāo)系，并且定義轉(zhuǎn)子估計(jì)位置誤差 Δ沒(méi)=之其中，Θ為實(shí)際轉(zhuǎn)子位置，g為補(bǔ)償后最終位置估計(jì)值;定義先為補(bǔ)償前位置估 計(jì)值，即采用旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號(hào)注入法獲得的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)值。
[0019]步驟2 :如圖1所示，在兩相靜止坐標(biāo)系的α軸給定電壓C中注入高頻余弦電壓UmhCOS(c〇ht)，β軸給定電壓注入高頻正弦電壓Umhsin(C〇ht)，即注入信號(hào)為：
[0021 ] 其中，Ucchi為注入尚頻余弦電壓，Ughi為注入尚頻正弦電壓，Umh為注入尚頻電壓的幅 值，ωh為注入高頻電壓的角頻率，t表示當(dāng)前時(shí)刻。
[0022]步驟3:如圖1所示，采用空間矢量調(diào)制策略SVP麗得到六路開(kāi)關(guān)信號(hào)，控制三相逆 變器，然后檢測(cè)由逆變器產(chǎn)生的三相電壓1^、1^、1^，進(jìn)行克拉克變換((：1&^?5變換)得到兩相 靜止α-β坐標(biāo)系下的電壓信號(hào)Ua和Uf!。
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