本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，具體涉及一種永磁同步電機(jī)中低速轉(zhuǎn)子位置估算方法。
背景技術(shù)：
：隨著世界能源形勢(shì)的口益嚴(yán)峻，世界各國(guó)對(duì)能源及節(jié)能技術(shù)越來(lái)越重視。我國(guó)政府對(duì)能源的重視也提升到了一個(gè)前所未有的高度，尤其在國(guó)家"十一五計(jì)劃"中就重點(diǎn)提到了節(jié)能的要求。直流變頻空調(diào)由于節(jié)能效果明顯而日益受到市場(chǎng)的廣泛關(guān)注。直流變頻空調(diào)一般分方波變頻(120度矩形波)和正弦波變頻(180度正弦波)，其中正弦波變頻控制技術(shù)是2002年才剛剛投入空調(diào)市場(chǎng)的最新變頻技術(shù)，與方波變頻技術(shù)相比具有效率高、控制壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低的優(yōu)勢(shì)，更是未來(lái)變頻技術(shù)的發(fā)展方向。正弦波變頻控制技術(shù)中需要時(shí)刻知道壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，傳統(tǒng)的方案是在壓縮機(jī)上裝霍爾元件來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，但是由于壓縮機(jī)是個(gè)封閉的系統(tǒng)，霍爾元件容易受到溫度、濕度和震動(dòng)等條件的限制，使其可靠性大大降低，同時(shí)也增加了電機(jī)的成本。為了克服上述缺點(diǎn)，就需要采用一種算法來(lái)間接地實(shí)現(xiàn)電機(jī)位置的檢測(cè)。現(xiàn)有的技術(shù)(電氣學(xué)會(huì)論文集D117卷1號(hào)1997年98-104或者CN1264212A里有引用)是根據(jù)期望坐標(biāo)系下的電流與實(shí)際坐標(biāo)系下的電流差來(lái)估算壓縮機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而得知壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種電機(jī)中低速轉(zhuǎn)子位置估算方法，目的是通過(guò)該估算算法間接地檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，用以實(shí)現(xiàn)例如空調(diào)用正弦波變頻控制。本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種電機(jī)中低速轉(zhuǎn)子位置估算方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)建立實(shí)際旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下定子電壓方程；(2)建立與實(shí)際旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系夾角Δθ的期望旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的定子電壓方程；(3)計(jì)算期望旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓與實(shí)際旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓之差；(4)根據(jù)期望旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓與實(shí)際旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓之差估算電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)；(5)根據(jù)估算的電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)而估算出轉(zhuǎn)子的速度。一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制方法，包括如下步驟：(I)首先讀取電機(jī)三相電流A/D采樣數(shù)據(jù)；(II)將的三相電流A/D采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流數(shù)據(jù)；(III)電機(jī)位置估算；(IV)電壓矢量控制；(V)生成PWM信號(hào)給逆變器；本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有估算公式簡(jiǎn)單，引入?yún)?shù)少的特點(diǎn)，從而減小了電機(jī)參數(shù)對(duì)估算反電動(dòng)勢(shì)以及速度的影響，提高了速度估算的準(zhǔn)確性以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。附圖說(shuō)明圖1為期望坐標(biāo)軸與實(shí)際坐標(biāo)軸關(guān)系圖；圖2為空調(diào)系統(tǒng)正弦波矢量控制系統(tǒng)框圖：圖3為空調(diào)系正弦波矢量控制流程圖；圖4a現(xiàn)有技術(shù)的低頻段有死區(qū)時(shí)間的電機(jī)的電流；圖4b采用本發(fā)明方法的低頻段有死區(qū)時(shí)間的電機(jī)的電流。具體實(shí)施方式實(shí)施例一請(qǐng)參見(jiàn)圖1，無(wú)位置傳感器永磁同步電機(jī)由定子繞組和永磁體轉(zhuǎn)子組成，其中U、V、W軸為電機(jī)的各相繞組的中心線，d、q軸為實(shí)際轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的軸線，γ、δ軸為期望旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的軸線,d軸與U軸之間的夾角為電機(jī)轉(zhuǎn)角θ，γ軸與U軸之間的夾角為估算的電機(jī)轉(zhuǎn)角θM，γ軸與d軸之間的夾角為Δθ。當(dāng)Δθ很小時(shí)，期望旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸與實(shí)際轉(zhuǎn)子坐標(biāo)軸重合，此時(shí)期望的速度與實(shí)際速度相一致，這樣達(dá)到了轉(zhuǎn)子位置估算的目的。轉(zhuǎn)子在實(shí)際坐標(biāo)軸d、q下的電機(jī)方程為：ud＝Rid+pLdid-Lqiqωuq＝Riq+pLqiq+Ldidω+e其中，ud、uq分別為定子電壓d、q軸分量；id、iq分別為定子電流d、q軸的分量；Ld、Lq分別為d、q軸電感；R為定子相電阻；e為電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)；p為微分系數(shù)；ω為轉(zhuǎn)子電轉(zhuǎn)速。當(dāng)期望坐標(biāo)軸γ、δ與實(shí)際坐標(biāo)軸d、q之間夾角為Δθ時(shí)，期望坐標(biāo)系下的電機(jī)方程如下：uγ＝Riγ+pLdiγ-Lqiδω-esinΔθuδ＝Riδ+pLqiδ+Ldiγω+ecosΔθ(1)其中，uγ、uδ別為定子電壓γ、δ軸分量；iγ、iδ分別為定子電流γ、δ軸分量。將上述方程離散化，令采樣時(shí)間為T(mén)可得：uγ(n)=Riγ(n)+LdTiγ(n)-LdTiγ(n-1)-θ·(n)Lqiδ(n)-esinΔθuδ(n)=Riδ(n)+LqTiδ(n)-LqTiδ(n-1)+θ·(n)Ldiγ(n)+ecosΔθ---(2)]]>其中，θ為估算轉(zhuǎn)子位置；iδ(n)、iγ(n)分別為定子電流γ、δ軸分量第n采樣周期值；iδ(n-1)、iγ(n－1)分別為定子電流γ、δ軸分量第n-1采樣周期值；為估算轉(zhuǎn)子位置的微分。而我們期望Δθ＝0，這樣期望的速度就與實(shí)際坐標(biāo)系下的速度基本一致，在此時(shí)的電機(jī)方程如下：uMγ(n)=Riγ(n)+LdTiγ(n)-LdTiγ(n-1)-θ·(n)Lqiδ(n)uMδ(n)=Riδ(n)+LqTiδ(n)-LqTiδ(n-1)+θ·(n)Ldiγ(n)+e(M)(n-1)---(3)]]>其中，uMδ(n)、uMγ(n)分別為模型定子電壓γ、δ軸分量；eM(n-1)為期望旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上一次反電動(dòng)勢(shì)。將上述公式(2)與公式(3)相減，得到：uMγ(n)uMδ(n)-uγ(n)uδ(n)=Δuγ(n)Δuδ(n)=esinΔθeM(n-1)-ecosΔθ≈]]>eΔθ-Δe---(4)]]>其中，uγ(n)、uδ(n)分別為期望旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系電壓γ、δ軸分量與實(shí)際旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系電壓d、q軸之差；Δe為反電動(dòng)勢(shì)估算誤差。公式(4)中Δe＝e-eM(n-1),在這里Δθ接近零，所以可以得到：eM(n)＝eM(n-1)-KeΔuδ(n)(5)其中，Ke為反電動(dòng)勢(shì)系數(shù),eM(n)為本次反電動(dòng)勢(shì)；Δuδ(n)為δ角下的本次電壓差。從電壓之差公式(4)中，可以得到如下轉(zhuǎn)角公式：θM(n)=θM(n-1)+TKEeM(n)+Kθsign{θ·M0(n-1)}Δuγ(n)---(6)]]>其中，KE為反電勢(shì)系數(shù)；其中為轉(zhuǎn)子位置估算常數(shù)；θM(n)為本次轉(zhuǎn)子位置角；θM(n-1)為上一次轉(zhuǎn)子位置角；T為采樣時(shí)間；Δuγ(n)為γ角下的本次電壓差；為本次轉(zhuǎn)子位置角的微分；為上一次轉(zhuǎn)子位置角的微分。根據(jù)公式(6)可以得到轉(zhuǎn)速公式：θ·M(n)=1T{θM(n)-θM(n-1)}=eM(n)Ke+Δθ·M(n)---(7)]]>Δθ·M(n)=KθTsign{θ·M0(n-1)}Δuγ(n)---(8)]]>其中，為估算轉(zhuǎn)子位置誤差。由于采用周期較短，誤差被放大，所以公式(7)、(8)需要一階低通濾波，得到：θ·M0(n)=eM(n)Ke+Δθ·M0(n)---(9)]]>Δθ·M0(n)=Δθ·M0(n-1)+K{Δθ·M0(n)-Δθ·M0(n-1)}---(10)]]>其中，為的一階低通濾波值，K為比例系數(shù)。根據(jù)上述十個(gè)公式就可以實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子位置的估算。其中，本發(fā)明中公式(4)是計(jì)算期望旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓與實(shí)際旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓之差，相比較現(xiàn)有技術(shù)計(jì)算電流差的公式：Δiγ(n)Δiδ(n)≈TLdeΔθ-TLqΔe]]>其中，Δiγ(n)、Δiδ(n)分別為模型電機(jī)定子電流γ、δ軸分量與實(shí)際電流之差，該公式(4)減小了電機(jī)參數(shù)對(duì)估算反電動(dòng)勢(shì)以及速度的影響(在高溫高壓情況下電機(jī)的參數(shù)會(huì)發(fā)生變化)，提高了速度估算的準(zhǔn)確性以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外在電機(jī)低頻段,由于死區(qū)時(shí)間的存在，導(dǎo)致壓縮機(jī)生電流產(chǎn)生畸變，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的電流波形更好，結(jié)合圖4a及圖4b。下面將上述電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估算方法應(yīng)用于空調(diào)的壓縮機(jī)控制中，圖2所示為變頻空調(diào)正弦波系統(tǒng)控制框圖，其程序流程圖如圖3所示。一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制方法，包括如下步驟：(I)首先讀取電機(jī)三相電流A/D采樣數(shù)據(jù)；(II)將三相電流A/D采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流數(shù)據(jù)；(III)電機(jī)位置估算，具體地，根據(jù)公式(1)到(10)采用期望坐標(biāo)系下的電壓與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓差估算壓縮機(jī)反電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而估算出壓縮機(jī)的電機(jī)速度n；(IV)電壓矢量控制；(V)生成PWM信號(hào)給逆變器；實(shí)施例二實(shí)施例二與實(shí)施例一的區(qū)別在于，在位置估算模塊中采用PI調(diào)節(jié)器來(lái)估算反電動(dòng)勢(shì)，公式(5)、公式(6)與實(shí)施例一不同，如下：由公式(4)可以看出，反電動(dòng)勢(shì)Δe與Δuδ成正比，采用PI調(diào)節(jié)器來(lái)估算反電動(dòng)勢(shì)，公式如下：eM(n)＝－KpeMΔuδ(n)+eMX(n)eMX(n)＝-KieMΔuδ(n)+eMX(n-1)(11)其中KpeM為反電勢(shì)PI調(diào)節(jié)器比例系數(shù)；KieM為反電勢(shì)PI調(diào)節(jié)器積分系數(shù)；eMX(n)為本次電勢(shì)PI調(diào)節(jié)器積分分量；eMX(n-1)為上一次電勢(shì)PI調(diào)節(jié)器積分分量；eM(n)為本次反電動(dòng)勢(shì)；Δuδ(n)為δ角下的本次電壓差。從4式中我們可以看出來(lái)，反電動(dòng)勢(shì)e在一個(gè)采樣周期內(nèi)變化不大，可以認(rèn)為不變，因而Δθ與Δuγ接近正比，在此也采用PI調(diào)節(jié)器來(lái)估算轉(zhuǎn)角θ，可以得到如下的轉(zhuǎn)角方程：θM(n)=Kpθsgn(θ·M(n-1))Δiγ(n)+θMX(n)θMX(n)=θMX(n-1)+Kiθsgn(θ·M(n-1))Δiγ(n)+eM(n)T/KE---(12)]]>其中，θM(n)為本次轉(zhuǎn)子位置角；θM(n-1)為上一次轉(zhuǎn)子位置角；Kpθ為估算轉(zhuǎn)角PI調(diào)節(jié)器比例系數(shù)；Kiθ為估算轉(zhuǎn)角PI調(diào)節(jié)器積分系數(shù)；θMX(n)為估算轉(zhuǎn)角PI調(diào)節(jié)器積分分量；θMX(n-1)為上一次估算轉(zhuǎn)角PI調(diào)節(jié)器積分分量；θM(n)為本次補(bǔ)償轉(zhuǎn)角的積分分量；為上一次補(bǔ)償角的微分常量；T為采樣時(shí)間；KE為轉(zhuǎn)矩比例系數(shù)；為Δiγ(n)、Δiδ(n)分別為模型電機(jī)定子電流γ、δ軸分量與實(shí)際電流之差。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3