CN110518858B - 转子位置估算方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

转子位置估算方法、装置、计算机设备和存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN110518858B
CN110518858B CN201910696513.3A CN201910696513A CN110518858B CN 110518858 B CN110518858 B CN 110518858B CN 201910696513 A CN201910696513 A CN 201910696513A CN 110518858 B CN110518858 B CN 110518858B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electromotive force
back electromotive
rotor
axis
estimated
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
Application number
CN201910696513.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110518858A (zh
Inventor
付永新
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen H&T Intelligent Control Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen H&T Intelligent Control Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen H&T Intelligent Control Co Ltd filed Critical Shenzhen H&T Intelligent Control Co Ltd
Priority to CN201910696513.3A priority Critical patent/CN110518858B/zh
Publication of CN110518858A publication Critical patent/CN110518858A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110518858B publication Critical patent/CN110518858B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/18—Estimation of position or speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/09—Motor speed determination based on the current and/or voltage without using a tachogenerator or a physical encoder

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本申请涉及一种转子位置估算方法、装置、计算机设备和存储介质。该方法包括：根据α轴电信号和β轴电信号，采用预设的反电动势估算模型进行反电动势估算，得到第一反电动势和第二反电动势；所述反电动势估算模型为融合α轴所反馈的α轴电流和β轴所反馈的β轴电流的模型，所述α轴电信号和所述β轴电信号分别用于计算所述第一反电动势和所述第二反电动势；根据所述第一反电动势和所述第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度；所述转子估算角速度和所述转子估算速度用于表征所述转子的估算位置。采用本方法能够提高转子位置估算的准确度。

Description

转子位置估算方法、装置、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及电机自动化技术领域，特别是涉及一种转子位置估算方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
在冰箱等电器中，无电解电容方案由于成本低，已经成为主流。但节省电解电容会使得压缩机在高速时性能下降，因此人们常常采用传统无感无感磁场定向控制(FieldOrientated Control，简称FOC)方法，来实现电机控制，以提升压缩机的性能。
传统的无感FOC控制方法中，电机的转子位置估算的准确与否极大地决定了压缩机的性能。传统技术中，是采用滑膜估算器或者直接磁通观测器等位置估算方法来估算转子的位置。
但是传统的转子位置估算方法对母线电压的稳定程度具有较强的依赖性，在母线电压波动较大的时候，会使得变频控制器不稳定，进而使得估算的转子位置不准确。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高转子位置估算准确度的转子位置估算方法、装置、计算机设备和存储介质。
第一方面，本申请实施例提供一种转子位置估算方法，所述方法包括：
根据α轴电信号和β轴电信号，采用预设的反电动势估算模型进行反电动势估算，得到第一反电动势和第二反电动势；所述反电动势估算模型为融合α轴所反馈的α轴电流和β轴所反馈的β轴电流的模型，所述α轴电信号和所述β轴电信号分别用于计算所述第一反电动势和所述第二反电动势；
根据所述第一反电动势和所述第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度；所述转子估算角速度和所述转子估算速度用于表征所述转子的估算位置。
在其中一个实施例中，所述根据α轴电信号和β轴电信号，采用预设的反电动势估算模型进行反电动势估算，得到第一反电动势和第二反电动势之前，包括：
将电机本体方程进行矩阵式变换，得到电机本体矩阵方程；
根据所述电机本体矩阵方程，构造观测器模型；所述观测器模型中包括反馈矩阵，所述反馈矩阵用于将所述α轴电流和所述β轴电流分别反馈叠加至α轴和β轴，以得到所述第一反电动势和所述第二反电动势；
将所述观测器模型展开，得到所述反电动势估算模型。
在其中一个实施例中，所述反电动势估算模型为：
Figure BDA0002149517360000021
其中，Uα和Uβ分别为α轴电压和β轴电压，Iα和 Iβ分别为α轴电流和β轴电流，L为电机绕组电感，r为电机绕组内阻，
Figure BDA0002149517360000022
和
Figure BDA0002149517360000023
分别为α轴估算电流和β轴估算电流，a和b为所述反馈矩阵中的反馈参数，
Figure BDA0002149517360000024
和
Figure BDA0002149517360000025
分别为估算得到的所述第一反电动势和估算得到的所述第二反电动势，
Figure BDA0002149517360000026
为转子估算角速度，s为微分算子。
在其中一个实施例中，所述根据所述第一反电动势和所述第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度，包括：
将所述第一反电动势和所述第二反电动势进行数字滤波，得到滤波后的第一反电动势和滤波后的第二反电动势；
根据所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度。
在其中一个实施例中，所述将所述第一反电动势和所述第二反电动势进行数字滤波，得到滤波后的第一反电动势和滤波后的第二反电动势，包括：
采用预设的数字滤波模型对所述第一反电动势和所述第二反电动势进行数字滤波，得到所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势；
其中，所述数字滤波模型为G(s)＝1/(Ts+1)，T为转子周期。
在其中一个实施例中，所述根据所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度，包括：
将所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势做比，得到反电动势比值；
根据所述反电动势比值的反正切函数进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度。
在其中一个实施例中，所述根据所述反电动势比值的反正切函数进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度，包括：
基于单位时间将所述反电动势比值的反正切函数进行积分，得到所述转子估算角速度；
将所述反电动势比值的反正切函数和预设的角度补偿值进行叠加，得到所述转子估算角度。
第二方面，本申请实施例提供一种转子位置估算装置，所述装置包括：
反电动势估算模块，用于根据α轴电信号和β轴电信号，采用预设的反电动势估算模型进行反电动势估算，得到第一反电动势和第二反电动势；所述反电动势估算模型为融合α轴所反馈的α轴电流和β轴所反馈的β轴电流的模型，所述α轴电信号和所述β轴电信号分别用于计算所述第一反电动势和所述第二反电动势；
位置估算模块，用于根据所述第一反电动势和所述第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度；所述转子估算角速度和所述转子估算速度用于表征所述转子的估算位置。
第三方面，本申请实施例提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
根据α轴电信号和β轴电信号，采用预设的反电动势估算模型进行反电动势估算，得到第一反电动势和第二反电动势；所述反电动势估算模型为融合α轴所反馈的α轴电流和β轴所反馈的β轴电流的模型，所述α轴电信号和所述β轴电信号分别用于计算所述第一反电动势和所述第二反电动势；
根据所述第一反电动势和所述第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度；所述转子估算角速度和所述转子估算速度用于表征所述转子的估算位置。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据α轴电信号和β轴电信号，采用预设的反电动势估算模型进行反电动势估算，得到第一反电动势和第二反电动势；所述反电动势估算模型为融合α轴所反馈的α轴电流和β轴所反馈的β轴电流的模型，所述α轴电信号和所述β轴电信号分别用于计算所述第一反电动势和所述第二反电动势；
根据所述第一反电动势和所述第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度；所述转子估算角速度和所述转子估算速度用于表征所述转子的估算位置。
上述转子位置估算方法、装置、计算机设备和存储介质，通过计算机设备根据α轴电信号和β轴电信号，采用预设的反电动势估算模型进行反电动势估算，得到第一反电动势和第二反电动势；并根据所述第一反电动势和所述第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度；所述转子估算角速度和所述转子估算速度用于表征所述转子的估算位置。由于所述反电动势估算模型为融合α轴所反馈的α轴电流和β轴所反馈的β轴电流的模型，所述α轴电信号和所述β轴电信号分别用于计算所述第一反电动势和所述第二反电动势；因此所得到的第一反电动势和第二反电动势是能够基于反馈电信号进行修正，所以更为接近反电动势的实际值，因此更为准确。同时，计算机设备采用更为准确的第一反电动势和第二反电动势进行转子位置估算，所得到的转子估算角速度和转子估算角度与转子实际的角度和角速度更接近，因此所表征的转子的估算位置更为准确。
附图说明
图1为一个实施例中计算机设备的内部结构图；
图2为一个实施例提供的转子位置估算方法的流程示意图；
图2a为一个实施例提供的FOC控制框图；
图2b为一个实施例提供FOC的硬件拓扑图；
图2c为一个实施例提供的FOC策略框图；
图3为另一个实施例提供的转子位置估算方法的流程示意图；
图3a为一个实施例提供的电机控制的物理模型的示意图；
图3b为一个实施例提供的状态观测器示意图；
图3c为一个实施例提供反电动势估算模型的逻辑框图；
图4为又一个实施例提供的转子位置估算方法的流程示意图；
图5为又一个实施例提供的转子位置估算方法的流程示意图；
图5a为一个实施例提供的转子位置估算方法的逻辑框图；
图6为一个实施例提供的转子位置估算装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例提供的转子位置估算方法，可以适用于图1所示的计算机设备。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、数据库、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储下述实施例中的反电动势估算模型，有关反电动势估算模型的具体描述参见下述实施例中的具体描述。该计算机设备的网络接口可以用于与外部的其他设备通过网络连接通信。可选的，该计算机设备可以是服务器，可以是台式机，可以是个人数字助理，还可以是其他的终端设备，例如平板电脑、手机等等，还可以是云端或者远程服务器，本申请实施例对计算机设备的具体形式并不做限定。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。当然，输入装置和显示屏也可以不属于计算机设备的一部分，可以是计算机设备的外接设备。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
下面以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
需要说明的是，下述方法实施例的执行主体可以是转子位置估算装置，该装置可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现成为上述计算机设备的部分或者全部。下述方法实施例以执行主体为计算机设备为例进行说明。
图2为一个实施例提供的转子位置估算方法。本实施例涉及的是计算机设备采用反电动势估算模型对反电动势进行估算从而确定转子的位置的具体过程，如图2所示，所述方法包括：
S10、根据α轴电信号和β轴电信号，采用预设的反电动势估算模型进行反电动势估算，得到第一反电动势和第二反电动势；所述反电动势估算模型为融合α轴所反馈的α轴电流和β轴所反馈的β轴电流的模型，所述α轴电信号和所述β轴电信号分别用于计算所述第一反电动势和所述第二反电动势。
需要说明的是，常见的FOC控制框图可以参见图2a所示，其硬件拓扑图可以参见图2b所示。具体的，图2c为本申请实施例所采用的FOC策略框图，其中，转子位置估算器用于估算电机转子的位置，该转子位置估算器的性能对压缩机性能具有重要的影响。
计算机设备将实际电路中的三相电机的电信号通过数学变换，转换成为d 轴和q轴的电信号，本实施例中，采用α轴和β轴上的直流模型分别表征d轴和 q轴上的电信号的特征，进而能够方便的控制，可以参见图2c。
具体的，计算机设备将α轴电信号和β轴电信号，输入预设的反电动势估算模型进行反电动势估算，则该反电动势估算模型则可以输出第一反电动势和第二反电动势。其中，α轴电信号用于估算第一反电动势，β轴电信号用于估算第二反电动势。上述反电动势估算模型为融合α轴所反馈的α轴电流和β轴所反馈的β轴电流的模型，该反电动势估算模型中，将α轴所反馈的α轴电流反馈至α轴，将β轴所反馈的β轴电流反馈至β轴，因此α轴和β轴则可以形成闭合的反馈回路，从而对反电动势估算模型的输出进行修正，使之接近实际的反电动势。
S20、根据所述第一反电动势和所述第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度；所述转子估算角速度和所述转子估算速度用于表征所述转子的估算位置。
具体的，计算机设备根据融合了各轴的反馈反电动势的第一反电动势和第二反电动势，对电机的转子位置进行估算，从而得到转子估算角度，然后将转自估算角度按照单位时间进行积分，即可得到转子估算角速度。可选地，计算机设备可以将第一反电动势和第二反电动势的比值取其反正切换函数，从而得到转子估算角度。其中，转子估算角速度和转子估算角度及可以表征转子的估算位置。
本实施例中，计算机设备根据α轴电信号和β轴电信号，采用预设的反电动势估算模型进行反电动势估算，得到分别与α轴电信号和β轴电信号对应的第一反电动势和第二反电动势。由于反电动势估算模型为融合α轴电流和β轴电流的反电动势的模型，因此所得到的第一反电动势和第二反电动势是能够基于反馈的电流形成的闭合回路，从而对反电动势进行修正，所以更为接近反电动势的实际值，因此更加准确。同时，计算机设备采用更为准确的第一反电动势和第二反电动势进行转子位置估算，所得到的转子估算角速度和转子估算角度与转子实际的角度和角速度更接近，因此所表征的转子的估算位置更为准确。
可选地，在上述实施例的基础上，S10之前，还包括建立上述反电动势估算模型的过程，具体可以参见图3所示，包括：
S31、将电机本体方程进行矩阵式变换，得到电机本体矩阵方程。
具体的，电机本体方程为电机领域的基础方程，可以表示为：
Figure BDA0002149517360000091
其中，Uα和Uβ分别为α轴电压和β轴电压，Iα和Iβ分别为α轴电流和β轴电流，L为电机绕组电感，r为电机绕组内阻，eα和eβ分别为α轴反电动势和β轴反电动势，ω为转子估算角速度。计算机设备将该电机本体方程进行矩阵式变换，即改写为矩阵形式的表达，从而得到电机本体矩阵方程，为：
Figure BDA0002149517360000101
上述电机本体矩阵方程与电机本体方程为电机领域的基础方程的不同形式的表达。
S32、根据所述电机本体矩阵方程，构造观测器模型；所述观测器模型中包括反馈矩阵，所述反馈矩阵用于将所述α轴电流和所述β轴电流分别反馈至α轴和β轴，以得到所述第一反电动势和所述第二反电动势。
具体的，计算机设备根据上述电机本体矩阵方程，构造观测器模型。该观测器模型是为了对实际的电信号进行处理，而将实际的电信号进行模拟，并将模拟的电信号的具体处理过程的逻辑关系进行图表化的表达。首先，计算机设备基于上述电机本体矩阵方程，设
Figure BDA0002149517360000102
用
Figure BDA0002149517360000103
表示
Figure BDA0002149517360000104
用x表示
Figure BDA0002149517360000105
用U表示
Figure BDA0002149517360000106
用
Figure BDA0002149517360000109
Figure BDA0002149517360000107
则上述电机本体矩阵方程可以改写为：
Figure BDA0002149517360000108
计算机设备根据上述公式(3)可以构造电机控制的物理模型如图3a所示。计算机设备根据上述电机控制的物理模型，构造出观测器模型，可以参见图3b 所示。其中观测器模型中包括反馈矩阵，即图3b中的M矩阵，反馈矩阵用于将反电动势进行反馈，以修正反电动势。图3b所示的状态观测器可以进行如下表达：
Figure BDA0002149517360000111
S33、将所述观测器模型展开，得到所述反电动势估算模型。
具体的，计算机设备将上述观测器模型进行展开，即将上述公式(4)中的各个参数带入公式(4)，得到上述观测器模型的公式表达，从而得到反电动势估算模型。可选地，所述α轴电信号可以包括α轴电压和α轴电流，q轴电信号包括q轴电压和q轴电流。该反电动势估算模型可以表达为：
Figure BDA0002149517360000112
其中，Uα和Uβ分别为α轴电压和β轴电压，Iα和Iβ分别为α轴电流和β轴电流，L为电机绕组电感，r为电机绕组内阻，
Figure BDA0002149517360000113
和
Figure BDA0002149517360000114
分别为α轴估算电流和β轴估算电流，a和b为反馈矩阵中的反馈参数，
Figure BDA0002149517360000115
和
Figure BDA0002149517360000116
分别为α轴估算反电动势和β轴估算反电动势，
Figure BDA0002149517360000117
为转子估算角速度，s为微分算子。将上述公式(5)所示反电动势估算模型用逻辑框图表示，可以参见图3c所示。本实现方式中，采用上述公式(5)所示的反电动势估算模型进行反电动势的估算，能够基于反馈反电动势对反电动势进行估算的同时，该反电动势估算模型所估算的反电动势与实际的反电动势更为接近，准确度更高。
可选地，在上述各个实施例的基础上，上述步骤S20还可以如图4所示，具体可以包括：
S21、将所述第一反电动势和所述第二反电动势进行数字滤波，得到滤波后的第一反电动势和滤波后的第二反电动势。
通常，电信号在处理过程中，可能会由于干扰、电源线抖动和串扰等原因产生杂散信号，这些杂散信号可能是高频杂散信号，这些高频杂散信号会对第一反电动势以及第二反电动势形成一定的干扰，从而影响信号处理的准确性。因此，计算机设备将上述第一反电动势和第二反电动势，分别进行数字滤波，从而滤除α轴和β轴上的杂散信号，得到滤除高频的杂散信号之后的，更为纯净的滤波后的第一反电动势和滤波后的第二反电动势，进而使得转子位置估算的更加准确。
可选地，本步骤S21的一种可能的实现方式可以包括：采用预设的数字滤波模型G(s)＝1/(Ts+1)，分别对第一反电动势和第二反电动势进行数字滤波，得到滤波后的第一反电动势和滤波后的第二反电动势。其中，T为转子转动的转子周期，s为前文所述的微分算子。需要说明的是，转子周期T决定该滤波器的截止频率f，二者满足关系式f＝1/2πT。采用该数字滤波模型对第一反电动势和第二反电动势进行数字滤波，能够滤除比第一反电动势和第二反电动势的截止频率高的高频干扰信号，从而使得滤波后的第一反电动势和滤波后的第二反电动势更为纯净，基于纯净的滤波后的第一反电动势和滤波后的第二反电动势所估算的转子的位置也就更为准确。该数字滤波模型是低通滤波器，也叫一阶惯性环节。例如，估算的第一反电动势的波形为100Hz的正弦波形，其中耦合着1KHz 的高频杂散信号，因此，通过数字滤波模型G(s)＝1/(Ts+1)这个低通滤波器可以将100Hz以上的高频信号滤除，即滤除1KHz的高频杂散信号，得到更为纯净的100Hz正弦信号。
S22、根据所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度。
具体的，计算机设备根据滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势进行转子位置估算，从而得到转子估算角速度和转子估算角度。可选地，本步骤S22的一种可能的实现方式可以如图5所示，包括：
S221、根据所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势，得到反电动势比值。
S222、根据所述反电动势比值的反正切函数进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度。
具体的，计算机设备将滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势做比，得到反电动势比值。然后将求出反电动势比值的反正切函数，例如采用表达式
Figure BDA0002149517360000131
来进行位置估算，从而得到转子估算角速度和转子估算角度，其中eαf为滤波后的第一反电动势，eβf为滤波后的第二反电动势。
可选的，本步骤S222的一种可能的实现方式可以包括：将所述反电动势比值的反正切函数基于单位时间进行积分，得到所述转子估算角度；将所述反电动势比值的反正切函数和预设的角度补偿值进行叠加，得到所述转子估算角度。具体的，计算机设备将反电动势比值的反正切函数，基于单位时间进行积分，从而得到转子估算角度。计算机设备还可以将反电动势比值的反正切函数的值，叠加预设的角度补偿值θcomp，从而得到转子估算角度，即可以采用表达式
Figure BDA0002149517360000132
计算得到转子估算角度。由于上述数字滤波器可能导致信号的延迟，因此计算机设备将角度补偿值θcomp叠加至反电动势比值的反正切函数，从而对数字滤波模型所导致的延迟的补偿，进而使得所估算的转子角度更准确。
上述图5所示的实现方式中，由于计算机设备根据所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势，得到反电动势比值，并根据所述反电动势比值的反正切函数进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度，进而使得所估算的转子估算角速度和转子估算角度与实际情况更接近，准确度更高。
上述图4所示的实施例中，计算机设备将第一反电动势和第二反电动势进行数字滤波，得到滤波后的第一反电动势和滤波后的第二反电动势，根据滤波后的第一反电动势和滤波后的第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度，由于通过对第一反电动势和第二反电动势进行数字滤波，从而滤除了高频干扰信号，进而使得估算得到的转子估算角速度和转子估算角度与实际情况更接近，准确度更高。
可选地，本申请实施例所示的转子位置估算方法，还可以参见图5a所示的逻辑框图。
应该理解的是，虽然图2到图5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2到图5中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图6所示，提供了一种转子位置估算装置，包括：
反电动势估算模块100，用于根据α轴电信号和β轴电信号，采用预设的反电动势估算模型进行反电动势估算，得到第一反电动势和第二反电动势；所述反电动势估算模型为融合α轴所反馈的α轴电流和β轴所反馈的β轴电流的模型，所述α轴电信号和所述β轴电信号分别用于计算所述第一反电动势和所述第二反电动势；
位置估算模块200，用于根据所述第一反电动势和所述第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度；所述转子估算角速度和所述转子估算速度用于表征所述转子的估算位置。
在一个实施例中，反电动势估算模块100，还可以用于将电机本体方程进行矩阵式变换，得到电机本体矩阵方程；根据所述电机本体矩阵方程，构造观测器模型；所述观测器模型中包括反馈矩阵，所述反馈矩阵用于将所述α轴电流和所述β轴电流分别反馈叠加至α轴和β轴，以得到所述第一反电动势和所述第二反电动势；将所述观测器模型展开，得到所述反电动势估算模型。
在一个实施例中，所述反电动势估算模型为：
Figure BDA0002149517360000151
其中，Uα和Uβ分别为α轴电压和β轴电压，Iα和Iβ分别为α轴电流和β轴电流，L为电机绕组电感，r为电机绕组内阻，
Figure BDA0002149517360000152
和
Figure BDA0002149517360000153
分别为α轴估算电流和β轴估算电流，a和b为所述反馈矩阵中的反馈参数，
Figure BDA0002149517360000154
和
Figure BDA0002149517360000155
分别为估算得到的所述第一反电动势和估算得到的所述第二反电动势，
Figure BDA0002149517360000156
为转子估算角速度，s为微分算子。
在一个实施例中，位置估算模块200，具体用于将所述第一反电动势和所述第二反电动势进行数字滤波，得到滤波后的第一反电动势和滤波后的第二反电动势；根据所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度。
在一个实施例中，位置估算模块200，具体用于采用预设的数字滤波模型对所述第一反电动势和所述第二反电动势进行数字滤波，得到所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势；其中，所述数字滤波模型为 G(s)＝1/(Ts+1)，T为转子周期。
在一个实施例中，位置估算模块200，具体用于将所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势做比，得到反电动势比值；根据所述反电动势比值的反正切函数进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度。
在一个实施例中，位置估算模块200，具体用于基于单位时间将所述反电动势比值的反正切函数进行积分，得到所述转子估算角速度；将所述反电动势比值的反正切函数和预设的角度补偿值进行叠加，得到所述转子估算角度。
关于转子位置估算装置的具体限定可以参见上文中对于转子位置估算方法的限定，在此不再赘述。上述转子位置估算装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
根据α轴电信号和β轴电信号，采用预设的反电动势估算模型进行反电动势估算，得到第一反电动势和第二反电动势；所述反电动势估算模型为融合α轴所反馈的α轴电流和β轴所反馈的β轴电流的模型，所述α轴电信号和所述β轴电信号分别用于计算所述第一反电动势和所述第二反电动势；
根据所述第一反电动势和所述第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度；所述转子估算角速度和所述转子估算速度用于表征所述转子的估算位置。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
将电机本体方程进行矩阵式变换，得到电机本体矩阵方程；
根据所述电机本体矩阵方程，构造观测器模型；所述观测器模型中包括反馈矩阵，所述反馈矩阵用于将所述α轴电流和所述β轴电流分别反馈叠加至α轴和β轴，以得到所述第一反电动势和所述第二反电动势；
将所述观测器模型展开，得到所述反电动势估算模型。
在其中一个实施例中，所述反电动势估算模型为：
Figure BDA0002149517360000171
其中，Uα和Uβ分别为α轴电压和β轴电压，Iα和 Iβ分别为α轴电流和β轴电流，L为电机绕组电感，r为电机绕组内阻，
Figure BDA0002149517360000172
和
Figure BDA0002149517360000173
分别为α轴估算电流和β轴估算电流，a和b为所述反馈矩阵中的反馈参数，
Figure BDA0002149517360000174
和
Figure BDA0002149517360000175
分别为估算得到的所述第一反电动势和估算得到的所述第二反电动势，
Figure BDA0002149517360000176
为转子估算角速度，s为微分算子。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
将所述第一反电动势和所述第二反电动势进行数字滤波，得到滤波后的第一反电动势和滤波后的第二反电动势；
根据所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
采用预设的数字滤波模型对所述第一反电动势和所述第二反电动势进行数字滤波，得到所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势；
其中，所述数字滤波模型为G(s)＝1/(Ts+1)，T为转子周期。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
将所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势做比，得到反电动势比值；
根据所述反电动势比值的反正切函数进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
基于单位时间将所述反电动势比值的反正切函数进行积分，得到所述转子估算角速度；
将所述反电动势比值的反正切函数和预设的角度补偿值进行叠加，得到所述转子估算角度。
应当清楚的是，本申请实施例中处理器执行计算机程序的过程，与上述方法中各个步骤的执行过程一致，具体可参见上文中的描述。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据α轴电信号和β轴电信号，采用预设的反电动势估算模型进行反电动势估算，得到第一反电动势和第二反电动势；所述反电动势估算模型为融合α轴所反馈的α轴电流和β轴所反馈的β轴电流的模型，所述α轴电信号和所述β轴电信号分别用于计算所述第一反电动势和所述第二反电动势；
根据所述第一反电动势和所述第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度；所述转子估算角速度和所述转子估算速度用于表征所述转子的估算位置。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
将电机本体方程进行矩阵式变换，得到电机本体矩阵方程；
根据所述电机本体矩阵方程，构造观测器模型；所述观测器模型中包括反馈矩阵，所述反馈矩阵用于将所述α轴电流和所述β轴电流分别反馈叠加至α轴和β轴，以得到所述第一反电动势和所述第二反电动势；
将所述观测器模型展开，得到所述反电动势估算模型。
在一个实施例中，所述反电动势估算模型为：
Figure BDA0002149517360000191
其中，Uα和Uβ分别为α轴电压和β轴电压，Iα和Iβ分别为α轴电流和β轴电流， L为电机绕组电感，r为电机绕组内阻，
Figure BDA0002149517360000192
和
Figure BDA0002149517360000193
分别为α轴估算电流和β轴估算电流，a和b为所述反馈矩阵中的反馈参数，
Figure BDA0002149517360000194
和
Figure BDA0002149517360000195
分别为估算得到的所述第一反电动势和估算得到的所述第二反电动势，
Figure BDA0002149517360000196
为转子估算角速度，s为微分算子。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
将所述第一反电动势和所述第二反电动势进行数字滤波，得到滤波后的第一反电动势和滤波后的第二反电动势；
根据所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
采用预设的数字滤波模型对所述第一反电动势和所述第二反电动势进行数字滤波，得到所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势；
其中，所述数字滤波模型为G(s)＝1/(Ts+1)，T为转子周期。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
将所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势做比，得到反电动势比值；
根据所述反电动势比值的反正切函数进行转子位置估算，得到转子估算角速度和转子估算角度。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
基于单位时间将所述反电动势比值的反正切函数进行积分，得到所述转子估算角速度；
将所述反电动势比值的反正切函数和预设的角度补偿值进行叠加，得到所述转子估算角度。
应当清楚的是，本申请实施例中处理器执行计算机程序的过程，与上述方法中各个步骤的执行过程一致，具体可参见上文中的描述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM (EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM (SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM (DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种转子位置估算方法，其特征在于，所述方法包括：
根据α轴电信号和β轴电信号，采用预设的反电动势估算模型进行反电动势估算，得到第一反电动势和第二反电动势；所述反电动势估算模型为融合α轴所反馈的α轴电流和β轴所反馈的β轴电流的模型，所述α轴电信号和所述β轴电信号，分别用于计算所述第一反电动势和所述第二反电动势；
将所述第一反电动势和所述第二反电动势进行数字滤波，得到滤波后的第一反电动势和滤波后的第二反电动势；
根据所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势，得到反电动势比值；
基于单位时间将所述反电动势比值的反正切函数进行积分，得到转子估算角速度；将所述反电动势比值的反正切函数和预设的角度补偿值进行叠加，得到转子估算角度；所述转子估算角速度和所述转子估算角度用于表征所述转子的估算位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据α轴电信号和β轴电信号，采用预设的反电动势估算模型进行反电动势估算，得到第一反电动势和第二反电动势之前，包括：
将电机本体方程进行矩阵式变换，得到电机本体矩阵方程；
根据所述电机本体矩阵方程，构造观测器模型；所述观测器模型中包括反馈矩阵，所述反馈矩阵用于将所述α轴电流和所述β轴电流分别反馈叠加至α轴和β轴，以得到所述第一反电动势和所述第二反电动势；
将所述观测器模型展开，得到所述反电动势估算模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述反电动势估算模型为：
Figure FDA0002968565930000021
其中，Uα和Uβ分别为α轴电压和β轴电压，Iα和Iβ分别为α轴电流和β轴电流，L为电机绕组电感，r为电机绕组内阻，
Figure FDA0002968565930000022
和
Figure FDA0002968565930000023
分别为α轴估算电流和β轴估算电流，a和b为所述反馈矩阵中的反馈参数，
Figure FDA0002968565930000024
和
Figure FDA0002968565930000025
分别为所述第一反电动势和所述第二反电动势，
Figure FDA0002968565930000026
为转子估算角速度，s为微分算子。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一反电动势和所述第二反电动势进行数字滤波，得到滤波后的第一反电动势和滤波后的第二反电动势，包括：
采用预设的数字滤波模型对所述第一反电动势和所述第二反电动势进行数字滤波，得到所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势；
其中，所述数字滤波模型为G(s)＝1/(Ts+1)，T为转子周期。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反正切函数包括
Figure FDA0002968565930000027
其中，eαf为所述滤波后的第一反电动势，eβf为所述滤波后第二反电动势。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述数字滤波模型包括低通滤波器。
7.一种转子位置估算装置，其特征在于，所述装置包括：
反电动势估算模块，用于根据α轴电信号和β轴电信号，采用预设的反电动势估算模型进行反电动势估算，得到第一反电动势和第二反电动势；所述反电动势估算模型为融合α轴所反馈的α轴电流和β轴所反馈的β轴电流的模型，所述α轴电信号和所述β轴电信号分别用于计算所述第一反电动势和所述第二反电动势；
位置估算模块，用于将所述第一反电动势和所述第二反电动势进行数字滤波，得到滤波后的第一反电动势和滤波后的第二反电动势，根据所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势，得到反电动势比值，基于单位时间将所述反电动势比值的反正切函数进行积分，得到转子估算角速度；将所述反电动势比值的反正切函数和预设的角度补偿值进行叠加，得到转子估算角度；所述转子估算角速度和所述转子估算角度用于表征所述转子的估算位置。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述位置估算模块，具体用于采用预设的数字滤波模型对所述第一反电动势和所述第二反电动势进行数字滤波，得到所述滤波后的第一反电动势和所述滤波后的第二反电动势；其中，所述数字滤波模型为G(s)＝1/(Ts+1)，T为转子周期。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
CN201910696513.3A 2019-07-30 2019-07-30 转子位置估算方法、装置、计算机设备和存储介质 Active CN110518858B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910696513.3A CN110518858B (zh) 2019-07-30 2019-07-30 转子位置估算方法、装置、计算机设备和存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910696513.3A CN110518858B (zh) 2019-07-30 2019-07-30 转子位置估算方法、装置、计算机设备和存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110518858A CN110518858A (zh) 2019-11-29
CN110518858B true CN110518858B (zh) 2021-06-11

Family

ID=68624231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910696513.3A Active CN110518858B (zh) 2019-07-30 2019-07-30 转子位置估算方法、装置、计算机设备和存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110518858B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111969923B (zh) * 2020-07-20 2022-04-19 四川虹美智能科技有限公司 确定电机的转速的方法及装置、电子设备

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104104301B (zh) * 2014-07-28 2017-01-11 辽宁工程技术大学 一种无速度传感器的内插式永磁同步电机无源控制方法
US9455659B2 (en) * 2014-09-29 2016-09-27 Hamilton Sundstrand Space Systems International, Inc. Systems and methods for controlling high speed motor
CN109787525B (zh) * 2019-02-26 2020-12-15 深圳和而泰智能控制股份有限公司 永磁同步电机磁链估测方法、装置和计算机设备
CN110350834B (zh) * 2019-07-10 2021-01-15 深圳和而泰智能控制股份有限公司 一种电机控制方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110518858A (zh) 2019-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109787525B (zh) 永磁同步电机磁链估测方法、装置和计算机设备
Wadsworth et al. Modelling across extremal dependence classes
Volpato Filho et al. Observers for high-speed sensorless pmsm drives: Design methods, tuning challenges and future trends
Bolognani et al. State estimation in power distribution networks with poorly synchronized measurements
Zhou et al. Chaotic synchronization of a fractional-order system based on washout filter control
Alahakoon et al. Unknown input sliding mode functional observers with application to sensorless control of permanent magnet synchronous machines
CN110518858B (zh) 转子位置估算方法、装置、计算机设备和存储介质
CN107453639B (zh) 一种伺服用死区补偿方法、装置及系统
Zhou et al. Speed sensorless state estimation for induction motors: A moving horizon approach
Toso et al. Simple and robust model predictive control of PMSM with moving horizon estimator for disturbance compensation
Comanescu et al. Development of a flux, speed and rotor time constant estimation scheme for the sensorless induction motor drive
CN112104286B (zh) 交流电机的定子磁链轨迹的控制方法及装置
CN112003521B (zh) 一种表贴式永磁同步电机电流预测控制方法
CN109742992B (zh) 一种无位置传感器的新型混合励磁同步电机控制方法
CN103823996A (zh) 适用于电力系统高速采样计算的插值方法
Możdżyński Simple digital integration algorithm with saturation and drift elimination based Second-Order Generalized Integrator
CN114518109A (zh) 一种陀螺仪的零偏补偿方法
CN113992101B (zh) 一种基于永磁同步电机矢量控制的电流补偿方法及装置
CN117997207B (zh) 基于扰动预测的电机控制方法、装置、电子设备和介质
CN110989356A (zh) 一种反馈延迟消除方法、系统、设备及计算机存储介质
KR102176532B1 (ko) 계통 동기화 제어를 위한 제어장치, 제어방법, 기록매체
CN110957954A (zh) 电机定子参数的获取方法及装置
CN117997177B (zh) 永磁同步电机的控制方法、电流环及永磁同步电机控制系统、可读存储介质
CN110299880B (zh) 永磁同步电机的控制方法、控制装置及压缩机
CN109873585B (zh) 压缩机永磁链在线估计方法、系统及存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant