用于小容量母線電容驅(qū)動器的無位置傳感器估算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電機設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于永磁同步電機較高的功率密度以及優(yōu)異的控制特性被廣泛用于交通、航天、 家用電器等領(lǐng)域。但是，永磁同步電機需要專用驅(qū)動器進行控制。目前常用的驅(qū)動器一般 采用交-直-交的主電路設(shè)計方案或者直接由直流源供電的直-交設(shè)計方案。無論采用何 種設(shè)計方案都需要在驅(qū)動器的直流母線上加入大容量的電解電容來抑制電壓波動。電解電 容雖然具有價格便宜、能量密度高的優(yōu)點，但是其穩(wěn)定性差、壽命較低，容易受到外界溫度 的影響，在上電過程中容易產(chǎn)生沖擊電流。目前，在驅(qū)動器中已經(jīng)開始采用膜電容代替電解 電容，或者使用容量較小的電解電容。
[0003] 采用膜電容或者減小原有電解電容的容值，會影響到電機無位置傳感器估算算法 的精度。這是由于常見的永磁同步電機驅(qū)動器采用的算法均需要檢測母線電壓。由于驅(qū)動 器母線電容的減小或者取消，在電機運行時會使得母線電壓產(chǎn)生電周期的六次波動，從而 影響無位置估算算法的精度。可見，現(xiàn)有的無位置傳感器算法不適用于小容量母線電容驅(qū) 動器的電機控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種用于小容量母線電容驅(qū)動器的無位置傳感器估算方法， 是為了解決現(xiàn)有的驅(qū)動器母線電容減小或者取消，使得母線電壓在電機運行時產(chǎn)生六次波 形，從而影響無位置估算算法精度的問題。
[0005] 所述的目的是通過以下方案實現(xiàn)的：所述的一種用于小容量母線電容驅(qū)動器的無 位置傳感器估算方法，它的方法步驟為：
[0006] 步驟一：利用微控制器U對電流傳感器L采樣的相電流ia、ib進行三相到兩相變 換，得到ia、iP;
[0007] 步驟二：利用微控制器U對控制量丨與Vq進行純延時濾波，即
其中，Vd(n)、Vq(n)表 示當(dāng)前值，Vd(n-1)、Vq(n-1)表示半個電周期之前的數(shù)值；
[0008] 步驟三：利用微控制器U對電壓傳感器K采樣的母線電壓U。進行純延時濾波，即 Uc= 0.5(Uc+UceTs);其離散表達式為Uc(n) = 0.5〇Un)+lUn-l))，其中，Uc(n)表示當(dāng)前 值，Ujn-l)表示半個電周期之前的數(shù)值；
[0009] 步驟四：對％與Vq進行逆PARK變換并與母線電壓U。相乘得到Va與V^;
[0010] 步驟五：依據(jù)ia、ip與Va、Vp以及永磁同步電機M的電感Ls、相電阻Rs、轉(zhuǎn)子磁 鏈itf，采用虛擬坐標(biāo)系法計算電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與位置：
[0011] 注：虛擬坐標(biāo)系法的估算表達式：
[0014] 若在轉(zhuǎn)子位置估算過程中得到位置角0^，實際位置角為0，位置差
[0015]值A(chǔ)0 = 0 0;虛擬d^-q^坐標(biāo)系下的感應(yīng)電動勢Esq、Esd可以表示為：
[0019] 對轉(zhuǎn)速積分就可以得到轉(zhuǎn)子實際位置
[0020] 0est=f?edt〇
[0021] 本發(fā)明能夠有效消除驅(qū)動器母線電容容量減小后對無位置估算算法的影響，實現(xiàn) 簡單方便。能夠?qū)⑽恢霉浪阏`差減小到原來的15%以下，基本上能夠保證減小母線電容后 不會對位置估算精度產(chǎn)生影響。使得小容量母線電容驅(qū)動系統(tǒng)同樣能夠采用無位置傳感器 控制方案，進一步降低系統(tǒng)成本、提高可靠性。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明方法涉及的電路結(jié)構(gòu)簡要示意圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明方法涉及的無位置傳感器估算簡要示意框圖。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0024] 一：結(jié)合圖1、圖2所示，它的方法步驟為：
[0025] 步驟一：利用微控制器U對電流傳感器L采樣的相電流ia、ib進行三相到兩相變 換，得到ia、iP;
[0026] 步驟二：利用微控制器U對控制量丨與Vq進行純延時濾波，即
，其中，Vd(n)、Vq(n)表 示當(dāng)前值，Vd(n-1)、Vq(n-1)表示半個電周期之前的數(shù)值；
[0027] 步驟三：利用微控制器U對電壓傳感器K采樣的母線電壓U。進行純延時濾波，即 Uc= 0.5(Uc+UceTs);其離散表達式為Uc(n) = 0.5〇Un)+lUn-l))，其中，Uc(n)表示當(dāng)前 值，Ujn-l)表示半個電周期之前的數(shù)值；
[0028] 步驟四：對％與Vq進行逆PARK變換并與母線電壓U。相乘得到Va與Vp;
[0029] 步驟五：依據(jù)ia、ip與Va、Vp以及永磁同步電機M的電感Ls、相電阻Rs、轉(zhuǎn)子磁 鏈itf，采用虛擬坐標(biāo)系法計算電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與位置：
[0030] 注：虛擬坐標(biāo)系法的估算表達式：
[0033] 若在轉(zhuǎn)子位置估算過程中得到位置角0^，實際位置角為0，位置差
[0034] 值A(chǔ)0 = 0 0;虛擬d^-q^坐標(biāo)系下的感應(yīng)電動勢Esq、Esd可以表示為：
[0038] 對轉(zhuǎn)速積分就可以得到轉(zhuǎn)子實際位置
[0039] 0est=f?edt〇
[0040] 工作原理：對于小容量母線電容驅(qū)動器驅(qū)動的閉環(huán)永磁同步電機控制系統(tǒng)，其無 位置傳感器估算誤差主要來自于母線電壓波動和a軸給定控制量的波動。其中母線電 壓波動次數(shù)為電頻率的6次，而a軸電壓波動為電頻率的5、7次。不同次數(shù)的低頻波 動很難通過單一濾波器濾除。通過分析，d_q軸電壓中只含有電頻率的6次波動，所以改進 的算法中采用d_q軸電壓經(jīng)過純延時濾波器濾除6次波動，最后通過坐標(biāo)變換得到a-0 軸電壓進行位置估算，從而消除小母線電容帶來的誤差。
【主權(quán)項】
1.用于小容量母線電容驅(qū)動器的無位置傳感器估算方法，其特征在于它的方法步驟 為：步驟一：利用微控制器U對電流傳感器L采樣的相電流ia、ib進行三相到兩相變換，得 到 i α、i P; 步驟二：利用微控制器U對控制量丨與V q進行純延時濾波，即 其離散表達式為其中，Vd(n)、Vq(n)表示當(dāng)前值，V d(n-1)、 Vq(n-1)表示半個電周期之前的數(shù)值； 步驟三：利用微控制器U對電壓傳感器K采樣的母線電壓U。進行純延時濾波，即U。= 0.5(Uc+Uce Ts);其離散表達式為 Uc(n) =0.5(Uc(n)+Uc(n-l))，其中，Uc(n)表示當(dāng)前值， UJn-I)表示半個電周期之前的數(shù)值； 步驟四：對1與V q進行逆PARK變換并與母線電壓U。相乘得到V α與V Ji; 步驟五：依據(jù)ia、ip與V α、VP以及永磁同步電機M的電感Ls、相電阻Rs、轉(zhuǎn)子磁鏈Φ f， 采用虛擬坐標(biāo)系法計算電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與位置： 注：虛擬坐標(biāo)系法的估算表達式：若在轉(zhuǎn)子位置估算過程中得到位置角θ^，實際位置角為Θ，位置差值△ Θ = θ Θ ;虛擬d^-q^坐標(biāo)系下的感應(yīng)電動勢E sq、Esd可以表示為：對轉(zhuǎn)速ω JR分就可以得到轉(zhuǎn)子實際位置 9 est= f ω edto
【專利摘要】用于小容量母線電容驅(qū)動器的無位置傳感器估算方法，本發(fā)明屬于電機設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。它的方法步驟一：利用微控制器對電流傳感器采樣的相電流ia、ib進行三相到兩相變換，得到iα、iβ；步驟二：對Vd與Vq進行純延時濾波；步驟三：對Vd與Vq進行逆PARK變換得到Vα與Vβ；步驟四：依據(jù)iα、iβ與Vα、Vβ以及電機的電感Ls、相電阻Rs、轉(zhuǎn)子磁鏈ψf，采用虛擬坐標(biāo)系法計算電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與位置。本發(fā)明能夠有效消除驅(qū)動器母線電容容量減小后對無位置估算算法的影響，實現(xiàn)簡單方便。能夠?qū)⑽恢霉浪阏`差減小到原來的15％以下，基本上能夠保證減小母線電容后不會對位置估算的精度產(chǎn)生影響。使得小容量母線電容驅(qū)動系統(tǒng)同樣能夠采用無位置傳感器控制方案。
【IPC分類】H02P6/18
【公開號】CN105071719
【申請?zhí)枴緾N201510446172
【發(fā)明人】徐永向, 黃盈亮, 鄒繼斌, 王寶超, 劉劍, 胡建輝, 尚靜, 王騫, 劉承軍
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月27日