一種永磁同步電機(jī)無位置傳感器位置觀測誤差諧波脈沖消除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)逐漸成為交流調(diào)速傳動領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。究其原 因，與傳統(tǒng)的異步電機(jī)相比，永磁同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于：結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、運(yùn)行可 靠、功率密度高、調(diào)速性能好等，永磁同步電機(jī)已成為變頻調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)的理想選擇， 其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。按照永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體結(jié)構(gòu)的不同，可以分為表貼式和內(nèi)置 式兩種。
[0003] 目前，在高性能永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用中，通常需要在電機(jī)軸端部安裝光電 編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器或者霍爾傳感器等機(jī)械位置檢測元件來獲取轉(zhuǎn)子磁極位置信息，然而 位置傳感器的安裝帶來系統(tǒng)成本增加、體積增大、可靠性降低諸多問題，并且限制了永磁同 步電機(jī)的應(yīng)用場合。因此，研究低成本、強(qiáng)魯棒性無位置傳感器永磁同步電機(jī)控制方法，成 了交流電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。按照永磁同步電機(jī)無位置傳感器技術(shù)的適用范 圍，通常將其分成兩類：一類是適用于中高速的無位置傳感器技術(shù)，另一類是適用于低速 (零速）的無位置傳感器技術(shù)，分別是根據(jù)電機(jī)基頻數(shù)學(xué)模型和凸極結(jié)構(gòu)特性來實(shí)現(xiàn)的。適 用于中高速的永磁同步電機(jī)無位置傳感器技術(shù)通過基頻激勵的反電動勢或者磁鏈模型來 觀測轉(zhuǎn)子位置/速度信息，而不需要利用電機(jī)的凸極，這使得適用于中高速的無位置傳感 器技術(shù)應(yīng)用更廣泛，而且相對簡單。目前，采用模型法的無傳感器控制技術(shù)主要包括開環(huán)磁 鏈法、擾動觀測器法、滑模觀測器法、有效磁鏈觀測器法、擴(kuò)展卡爾曼濾波器法、模型參考自 適應(yīng)法和基于人工智能理論方法等。
[0004] 然而，采用模型法觀測轉(zhuǎn)子位置需要電機(jī)參數(shù)信息，參數(shù)的不確定性將會導(dǎo)致直 流偏移轉(zhuǎn)子位置觀測誤差。通過在線參數(shù)辨識能夠一定程度上減小直流偏移轉(zhuǎn)子位置誤 差，然而精確的參數(shù)辨識難以實(shí)現(xiàn)，同時增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。由于逆變器非線性和轉(zhuǎn)子磁 通空間諧波的影響，兩相靜止坐標(biāo)下的反電動勢會產(chǎn)生5次、7次諧波，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子位置 觀測誤差中產(chǎn)生6次諧波脈動。傳統(tǒng)的方法是采用平均電壓方法進(jìn)行逆變器非線性補(bǔ)償， 采用電感精確建模方法消除轉(zhuǎn)子磁通空間諧波影響。然而，在實(shí)際應(yīng)用過程中，逆變器非線 性補(bǔ)償和電感精確建模方法都不能有效減小6次諧波，消除其影響。直流偏移和6次諧波 脈動轉(zhuǎn)子位置觀測誤差的存在，惡化了無位置傳感器永磁同步電機(jī)控制性能。因此，對于無 位置傳感器永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，消除6次諧波脈動轉(zhuǎn)子位置誤差的影響至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了解決在中高速的無位置傳感器控制技術(shù)對永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置 信息進(jìn)行檢測時含有6次諧波脈動，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子位置檢測存在誤差的問題，提出了一種永磁 同步電機(jī)無位置傳感器位置觀測誤差諧波脈沖消除方法。
[0006] -種永磁同步電機(jī)無位置傳感器位置觀測誤差諧波脈沖消除方法，它是通過以下 步驟實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 步驟一、基于內(nèi)置式永磁同步電機(jī)有效磁鏈模型，采用觀測器獲得永磁同步電機(jī) 兩相靜止坐標(biāo)下反電動勢信息，并進(jìn)行歸一化處理；
[0008] 步驟二、采用自適應(yīng)矢量濾波器交叉反饋網(wǎng)絡(luò)消除反電動勢觀測值中的5次諧波 和7次諧波；
[0009] 步驟三、采用正交鎖相環(huán)從反電動勢信息中獲得轉(zhuǎn)子位置觀測值。
[0010] 有益效果：本發(fā)明采用的基于自適應(yīng)矢量濾波器交叉反饋網(wǎng)絡(luò)的永磁同步電機(jī)無 位置傳感器模型法6次位置觀測誤差諧波脈動消除方法，信號處理方法簡單易行、可靠實(shí) 用，能夠有效抑制6次位置觀測誤差諧波脈動影響，提高了永磁同步電機(jī)無位置傳感器控 制性能；可以廣泛地應(yīng)用到永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中，不需要額外硬件開銷，可以獲得較滿 意的控制性能。
【附圖說明】
[0011] 圖1是采用基于反電動勢模型的滑模觀測器原理框圖；
[0012] 圖2是自適應(yīng)矢量濾波器交叉反饋網(wǎng)絡(luò)原理框圖；
[0013] 圖3是自適應(yīng)矢量濾波器結(jié)構(gòu)框圖；
[0014] 圖4是兩相同步旋轉(zhuǎn)軸系、兩相靜止軸系和三相靜止軸系的相對關(guān)系示意圖；
[0015] 圖5是當(dāng)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速給定值<5彳.為100r/min，帶25%額定負(fù)載時自適應(yīng)矢 量濾波器交叉反饋網(wǎng)絡(luò)使能前實(shí)驗(yàn)波形；
[0016] 圖6是當(dāng)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速給定值為100r/min，帶25%額定負(fù)載時自適應(yīng)矢 量濾波器交叉反饋網(wǎng)絡(luò)使能后實(shí)驗(yàn)波形。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0017] 一、結(jié)合圖1說明本，本實(shí)施方式所述的一種永磁同 步電機(jī)無位置傳感器位置觀測誤差諧波脈沖消除方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：
[0018] 步驟一、基于內(nèi)置式永磁同步電機(jī)有效磁鏈模型，采用觀測器獲得永磁同步電機(jī) 兩相靜止坐標(biāo)下反電動勢信息，并進(jìn)行歸一化處理；
[0019] 步驟二、采用自適應(yīng)矢量濾波器交叉反饋網(wǎng)絡(luò)消除反電動勢觀測值中的_5次諧 波和7次諧波；
[0020] 步驟三、采用正交鎖相環(huán)從反電動勢信息中獲得轉(zhuǎn)子位置觀測值。
[0021] 本實(shí)施方式所述的諧波脈沖消除方法，通過自適應(yīng)矢量濾波器交叉反饋網(wǎng)絡(luò)方法 進(jìn)行反電動勢-5次、7次諧波檢測和補(bǔ)償，進(jìn)而消除位置觀測值6次諧波脈沖
【具體實(shí)施方式】 [0022] 二、結(jié)合圖1說明本，本與具體實(shí)施方 式一所述的一種永磁同步電機(jī)無位置傳感器位置觀測誤差諧波脈沖消除方法的區(qū)別在于， 步驟一所述的基于內(nèi)置式永磁同步電機(jī)有效磁鏈模型，采用觀測器獲得永磁同步電機(jī)兩相 靜止坐標(biāo)下反電動勢信息，并進(jìn)行歸一化處理的過程為：
[0023] 步驟一一、基于有效磁鏈模型，滑模觀測器將輸入的定子電壓!^生成電流觀測值 Λ
[0024] 步驟一二、根據(jù)