CN105071719B - 用于小容量母线电容驱动器的无位置传感器估算方法 - Google Patents
用于小容量母线电容驱动器的无位置传感器估算方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105071719B CN105071719B CN201510446172.6A CN201510446172A CN105071719B CN 105071719 B CN105071719 B CN 105071719B CN 201510446172 A CN201510446172 A CN 201510446172A CN 105071719 B CN105071719 B CN 105071719B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- msub
- mrow
- mtr
- mtd
- est
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
用于小容量母线电容驱动器的无位置传感器估算方法，本发明属于电机设备的技术领域。它的方法步骤一：利用微控制器对电流传感器采样的相电流ia、ib进行三相到两相变换，得到iα、iβ；步骤二：对Vd与Vq进行纯延时滤波；步骤三：对Vd与Vq进行逆PARK变换得到Vα与Vβ；步骤四：依据iα、iβ与Vα、Vβ以及电机的电感Ls、相电阻Rs、转子磁链ψf，采用虚拟坐标系法计算电机的转子转速与位置。本发明能够有效消除驱动器母线电容容量减小后对无位置估算算法的影响，实现简单方便。能够将位置估算误差减小到原来的15％以下，基本上能够保证减小母线电容后不会对位置估算的精度产生影响。使得小容量母线电容驱动系统同样能够采用无位置传感器控制方案。
Description
技术领域
本发明属于电机设备的技术领域。
背景技术
由于永磁同步电机较高的功率密度以及优异的控制特性被广泛用于交通、航天、家用电器等领域。但是，永磁同步电机需要专用驱动器进行控制。目前常用的驱动器一般采用交-直-交的主电路设计方案或者直接由直流源供电的直-交设计方案。无论采用何种设计方案都需要在驱动器的直流母线上加入大容量的电解电容来抑制电压波动。电解电容虽然具有价格便宜、能量密度高的优点，但是其稳定性差、寿命较低，容易受到外界温度的影响，在上电过程中容易产生冲击电流。目前，在驱动器中已经开始采用膜电容代替电解电容，或者使用容量较小的电解电容。
采用膜电容或者减小原有电解电容的容值，会影响到电机无位置传感器估算算法的精度。这是由于常见的永磁同步电机驱动器采用的算法均需要检测母线电压。由于驱动器母线电容的减小或者取消，在电机运行时会使得母线电压产生电周期的六次波动，从而影响无位置估算算法的精度。可见，现有的无位置传感器算法不适用于小容量母线电容驱动器的电机控制系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于小容量母线电容驱动器的无位置传感器估算方法，是为了解决现有的驱动器母线电容减小或者取消，使得母线电压在电机运行时产生六次波形，从而影响无位置估算算法精度的问题。
所述的目的是通过以下方案实现的：所述的一种用于小容量母线电容驱动器的无位置传感器估算方法，它的方法步骤为：
步骤一：利用微控制器U对电流传感器L采样的相电流ia、ib进行三相到两相变换，得到iα、iβ；
步骤二：利用微控制器U对控制量Vd与Vq进行纯延时滤波，即其离散表达式为其中，Vd(n)、Vq(n)表示当前值，Vd(n-1)、Vq(n-1)表示半个电周期之前的数值；
步骤三：利用微控制器U对电压传感器K采样的母线电压Uc进行纯延时滤波，即Uc＝0.5(Uc+Uce-τs)；其离散表达式为Uc(n)＝0.5(Uc(n)+Uc(n-1))，其中，Uc(n)表示当前值，Uc(n-1)表示半个电周期之前的数值；
步骤四：对Vd与Vq进行逆PARK变换并与母线电压Uc相乘得到Vα与Vβ；
步骤五：依据iα、iβ与Vα、Vβ以及永磁同步电机M的电感Ls、相电阻Rs、转子磁链ψf，采用虚拟坐标系法计算电机的转子转速与位置：
注：虚拟坐标系法的估算表达式：
若在转子位置估算过程中得到位置角θest，实际位置角为θ，位置差
值Δθ＝θest-θ；虚拟dest-qest坐标系下的感应电动势Esq、Esd可以表示为：
转子速度
对转速ωe积分就可以得到转子实际位置
θest＝∫ωedt。
本发明能够有效消除驱动器母线电容容量减小后对无位置估算算法的影响，实现简单方便。能够将位置估算误差减小到原来的15％以下，基本上能够保证减小母线电容后不会对位置估算精度产生影响。使得小容量母线电容驱动系统同样能够采用无位置传感器控制方案，进一步降低系统成本、提高可靠性。
附图说明
图1是本发明方法涉及的电路结构简要示意图；
图2是本发明方法涉及的无位置传感器估算简要示意框图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2所示，它的方法步骤为：
步骤一：利用微控制器U对电流传感器L采样的相电流ia、ib进行三相到两相变换，得到iα、iβ；
步骤二：利用微控制器U对控制量Vd与Vq进行纯延时滤波，即其离散表达式为其中，Vd(n)、Vq(n)表示当前值，Vd(n-1)、Vq(n-1)表示半个电周期之前的数值；
步骤三：利用微控制器U对电压传感器K采样的母线电压Uc进行纯延时滤波，即Uc＝0.5(Uc+Uce-τs)；其离散表达式为Uc(n)＝0.5(Uc(n)+Uc(n-1))，其中，Uc(n)表示当前值，Uc(n-1)表示半个电周期之前的数值；
步骤四：对Vd与Vq进行逆PARK变换并与母线电压Uc相乘得到Vα与Vβ；
步骤五：依据iα、iβ与Vα、Vβ以及永磁同步电机M的电感Ls、相电阻Rs、转子磁链ψf，采用虚拟坐标系法计算电机的转子转速与位置：
注：虚拟坐标系法的估算表达式：
若在转子位置估算过程中得到位置角θest，实际位置角为θ，位置差
值Δθ＝θest-θ；虚拟dest-qest坐标系下的感应电动势Esq、Esd可以表示为：
转子速度
对转速ωe积分就可以得到转子实际位置
θest＝∫ωedt。
工作原理：对于小容量母线电容驱动器驱动的闭环永磁同步电机控制系统，其无位置传感器估算误差主要来自于母线电压波动和α-β轴给定控制量的波动。其中母线电压波动次数为电频率的6次，而α-β轴电压波动为电频率的5、7次。不同次数的低频波动很难通过单一滤波器滤除。通过分析，d-q轴电压中只含有电频率的6次波动，所以改进的算法中采用d-q轴电压经过纯延时滤波器滤除6次波动，最后通过坐标变换得到α-β轴电压进行位置估算，从而消除小母线电容带来的误差。
Claims (1)
1.用于小容量母线电容驱动器的无位置传感器估算方法，其特征在于它的方法步骤为：
步骤一：利用微控制器U对电流传感器L采样的相电流ia、ib进行三相到两相变换，得到iα、iβ；
步骤二：利用微控制器U对控制量Vd与Vq进行纯延时滤波，即其离散表达式为其中，Vd(n)、Vq(n)表示当前值，Vd(n-1)、Vq(n-1)表示半个电周期之前的数值；
步骤三：利用微控制器U对电压传感器K采样的母线电压Uc进行纯延时滤波，即Uc＝0.5(Uc+Uce-τs)；其离散表达式为Uc(n)＝0.5(Uc(n)+Uc(n-1))，其中，Uc(n)表示当前值，Uc(n-1)表示半个电周期之前的数值；
步骤四：对Vd与Vq进行逆PARK变换并与母线电压Uc相乘得到Vα与Vβ；
步骤五：依据iα、iβ与Vα、Vβ以及永磁同步电机M的电感Ls、相电阻Rs、转子磁链ψf，采用虚拟坐标系法计算电机的转子速度与转子位置：
虚拟坐标系法的估算表达式：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>E</mi>
<mi>&alpha;</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>&alpha;</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<msub>
<mi>i</mi>
<mi>&alpha;</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>di</mi>
<mi>&alpha;</mi>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>E</mi>
<mi>&beta;</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>&beta;</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<msub>
<mi>i</mi>
<mi>&beta;</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>di</mi>
<mi>&beta;</mi>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>E</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>E</mi>
<mi>&alpha;</mi>
</msub>
<mi>cos</mi>
<mi>&theta;</mi>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>E</mi>
<mi>&beta;</mi>
</msub>
<mi>sin</mi>
<mi>&theta;</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>E</mi>
<mi>q</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>E</mi>
<mi>&alpha;</mi>
</msub>
<mi>sin</mi>
<mi>&theta;</mi>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>E</mi>
<mi>&beta;</mi>
</msub>
<mi>cos</mi>
<mi>&theta;</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
在转子位置估算过程中得到转子位置角为θest，实际位置角为θ，位置差值Δθ＝θest-θ；虚拟坐标系dest-qest下的感应电动势Esq、Esd可以表示为：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>E</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>E</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
<mi>sin</mi>
<mi>&theta;</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>E</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>q</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>E</mi>
<mi>q</mi>
</msub>
<mi>cos</mi>
<mi>&theta;</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
转子转速
<mrow>
<msub>
<mi>&omega;</mi>
<mrow>
<mi>e</mi>
<mi>s</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mi>f</mi>
</msub>
</mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>E</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>q</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<mi>sgn</mi>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>E</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>q</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
<msub>
<mi>E</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
对转子转速ωest积分就可以得到转子位置角
θest＝∫ωestdt。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510446172.6A CN105071719B (zh) | 2015-07-27 | 2015-07-27 | 用于小容量母线电容驱动器的无位置传感器估算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510446172.6A CN105071719B (zh) | 2015-07-27 | 2015-07-27 | 用于小容量母线电容驱动器的无位置传感器估算方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105071719A CN105071719A (zh) | 2015-11-18 |
| CN105071719B true CN105071719B (zh) | 2017-12-22 |
Family
ID=54501024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510446172.6A Active CN105071719B (zh) | 2015-07-27 | 2015-07-27 | 用于小容量母线电容驱动器的无位置传感器估算方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105071719B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106655947B (zh) * | 2016-10-24 | 2018-10-02 | 东南大学 | 一种提高小容量直流母线电容电压暂态稳定性的永磁同步电机控制算法 |
| CN110391775A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-29 | 江苏大学 | 一种基于无电解电容驱动系统的无位置传感器控制方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1492574A (zh) * | 2002-10-01 | 2004-04-28 | 松下电器产业株式会社 | 电动机驱动器及其驱动控制系统 |
| JP2012023937A (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Takenaka Seisakusho:Kk | 同期電動機の制御装置および制御方法 |
| CN103607155A (zh) * | 2013-10-28 | 2014-02-26 | 浙江大学 | 基于旋转电流矢量的永磁同步电机无位置传感器控制方法 |
| JP2014230450A (ja) * | 2013-05-27 | 2014-12-08 | 富士電機株式会社 | 永久磁石形同期電動機の制御方法及び制御装置 |
-
2015
- 2015-07-27 CN CN201510446172.6A patent/CN105071719B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1492574A (zh) * | 2002-10-01 | 2004-04-28 | 松下电器产业株式会社 | 电动机驱动器及其驱动控制系统 |
| JP2012023937A (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Takenaka Seisakusho:Kk | 同期電動機の制御装置および制御方法 |
| JP2014230450A (ja) * | 2013-05-27 | 2014-12-08 | 富士電機株式会社 | 永久磁石形同期電動機の制御方法及び制御装置 |
| CN103607155A (zh) * | 2013-10-28 | 2014-02-26 | 浙江大学 | 基于旋转电流矢量的永磁同步电机无位置传感器控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105071719A (zh) | 2015-11-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101964624B (zh) | 永磁同步电机的无传感器控制系统 | |
| CN103117703B (zh) | 一种永磁同步电机无传感器控制方法及其控制装置 | |
| CN103715962B (zh) | 双级矩阵变换器驱动的永磁同步电机滑模速度观测器 | |
| CN106787988A (zh) | 一种无刷直流电机全调速范围内转矩脉动抑制方法 | |
| CN110022106B (zh) | 一种基于高频信号注入的永磁同步电机无位置传感器控制方法 | |
| CN103475282B (zh) | 一种应用单个霍尔传感器的三相直流无刷电机的控制方法 | |
| CN104836499B (zh) | 永磁同步电机交、直轴电感参数在线辨识方法及系统 | |
| CN101286724A (zh) | 一种永磁同步电机直接转矩控制方法 | |
| CN107332486B (zh) | 一种计及磁阻转矩的五相永磁电机最大转矩电流比mtpa容错控制方法 | |
| CN107017811B (zh) | 用于无电解电容电机驱动系统的永磁电机控制器及方法 | |
| CN105743414A (zh) | 电力转换装置、控制装置及载波频率的改变方法 | |
| CN103701375B (zh) | 一种永磁同步电机启动系统、方法及永磁同步电机 | |
| CN103701395B (zh) | 一种基于正反序列谐波注入的电机转子初位估计方法 | |
| CN104167960B (zh) | 同步电机控制装置 | |
| CN104967386A (zh) | 永磁同步电机参数辨识方法、装置及控制系统 | |
| CN103944482B (zh) | 定子磁链、电磁转矩观测方法及分别应用两种方法的装置 | |
| CN106026803A (zh) | 一种基于滑模观测器的无速度传感器控制方法 | |
| CN103338002A (zh) | 一种永磁同步电机永磁体磁通和交轴电感的辨识方法 | |
| CN108288936A (zh) | 一种永磁直线电机低速无位置传感器控制方法 | |
| CN108574444A (zh) | 一种用于永磁同步电机转子初始位置检测方法 | |
| CN106026834A (zh) | 一种永磁同步电机的无速度传感器控制方法 | |
| CN205039733U (zh) | 永磁同步电机永磁磁链失磁监测装置 | |
| CN105071719B (zh) | 用于小容量母线电容驱动器的无位置传感器估算方法 | |
| CN107017808B (zh) | 基于脉动励磁电流响应的同步电机转子位置连续估计方法 | |
| CN103997262B (zh) | 基于无传感器轮毂式电机的电动自行车正弦波控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Xu Yongxiang Inventor after: Huang Yingliang Inventor after: Zou Jibin Inventor after: Yu Guodong Inventor after: Zou Jiming Inventor before: Xu Yongxiang Inventor before: Huang Yingliang Inventor before: Zou Jibin Inventor before: Wang Baochao Inventor before: Liu Jian Inventor before: Hu Jianhui Inventor before: Shang Jing Inventor before: Wang Jian Inventor before: Liu Chengjun |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information |