CN112688614A - 一种新型同步磁阻电机转速估计方法 - Google Patents

一种新型同步磁阻电机转速估计方法 Download PDF

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CN112688614A CN202011499648.XA CN202011499648A CN112688614A CN 112688614 A CN112688614 A CN 112688614A CN 202011499648 A CN202011499648 A CN 202011499648A CN 112688614 A CN112688614 A CN 112688614A
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Abstract

本发明公开了一种新型同步磁阻电机转速估计方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1，建立负载转矩与同步磁阻电机电感的查找表，通过负载转矩观测器在线辨识电机负载进而得到电感，通过固定高频响应电流信噪比进而推导出所需注入高频信号的幅值，最后在估计旋转坐标系中注入高频方波电压信号并提取该信号对应的高频响应电流；步骤2，对步骤1得到的高频响应电流进行信号处理，得到转子位置误差信号；步骤3，通过龙贝格观测器对步骤2得到的转子位置误差信号的SynRM的转速和转子位置进行估计。本发明解决了现有高频电压方波注入法由于恒定幅值注入导致的较大高频损耗及高频噪声的问题。

Description

一种新型同步磁阻电机转速估计方法
技术领域
本发明属于同步磁阻电机控制技术领域，涉及一种新型同步磁阻电机转速估计方法。
背景技术
同步磁阻电机(Synchronous Reluctance Motor，SynRM)因其高精度、高功率因数、高效率、低成本等优点而被视为一种替代永磁同步电机和异步电机在水泵、风机、空压机等领域应用的理想电机，逐渐受到各方专家学者的关注。由于电机在驱动水泵和风机的应用场合中，其环境复杂多变以及电机承受负载变化较大，因此如何解决在恶劣环境下因安装传感器引入而给系统带来的可靠性、成本限制问题；在控制算法上如何提高电机的启动力矩和带载能力的问题成为了目前研究的热点。许多学者开展了无传感器控制技术的研究，在各种转子位置的检测方法中大多都是基于反电动势的估算方法来获得转子位置信息。这种方法虽然实施简单，但有一个共同的问题，即在零速或低速时会因反电势过小或根本无法检测而失败。高频注入法通过外加高频激励信号检测转子的位置，检测处理过程中与转速无关，故其可适用于低速和零速场合，成为当前研究的热点。
高频注入法通过外加高频激励信号检测转子的位置，检测处理过程中与转速无关，故其在低速和零速场合具有良好的动态性能以及应用前景。然而由于同步磁阻电机d、q轴磁路不同，在实际运行和控制中，d、q轴电感受主磁路饱和和交叉饱和的影响变化较大，如保持恒定的高频注入信号幅值势必会产生较大的高频损耗及高频噪声。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型同步磁阻电机转速估计方法，解决了现有高频电压方波注入法由于恒定幅值注入导致的较大高频损耗及高频噪声的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种新型同步磁阻电机转速估计方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤1，建立负载转矩与同步磁阻电机电感的查找表，通过负载转矩观测器在线辨识电机负载进而得到电感，通过固定高频响应电流信噪比进而推导出所需注入高频信号的幅值，最后在估计旋转坐标系中注入高频方波电压信号并提取该信号对应的高频响应电流；
步骤2，对步骤1得到的高频响应电流进行信号处理，得到转子位置误差信号；
步骤3，通过龙贝格观测器对步骤2得到的转子位置误差信号的SynRM的转速和转子位置进行估计。
本发明的特点还在于，
步骤1的具体过程为：
步骤1.1，建立负载转矩与同步磁阻电机电感的查找表；
同步磁阻电机定子电压方程为：
Figure BDA0002843159830000021
其中，ud、uq分别为电压在d轴和q轴的分量，id、iq分别为电流在d轴和q轴的分量，Rs为定子电阻；Ld、Lq分别为定子电感在d轴和q轴的分量；ωe为转子电气角速度；
采用递推最小二乘法辨识出不同负载转矩下的同步磁阻电机d-q轴电感，其迭代方程为：
Figure BDA0002843159830000031
其中，m表示当前拍，m-1表示前一拍，
Figure BDA0002843159830000032
为当前时刻辨识出的电感值，
Figure BDA0002843159830000033
为待辨识参数的系数矩阵，
Figure BDA0002843159830000034
为输出矩阵，E为单位矩阵；
得到不同负载转矩下对应的d-q轴电感后，建立查找表；
步骤1.2，忽略阻尼转矩，由SynRM机械方程得：
Figure BDA0002843159830000035
其中，ωr为电机机械角转速，np为极对数，J为转动惯量，Te为电磁转矩，TL为负载转矩；
利用电机机械角转速ωr与电磁转矩Te构成负载转矩观测器，则负载转矩观测器的表达式为：
Figure BDA0002843159830000036
其中，
Figure BDA0002843159830000041
为一阶低通滤波器；
步骤1.3，对步骤1.2所得的负载转矩观测器进行改进，如下公式(5)所示：
Figure BDA0002843159830000042
得到负载转矩后，利用步骤1.1中得到的查找表查出同步磁阻电机电感；
步骤1.4，基于高频方波电压信号注入法，得到两相静止坐标系下电流信号iαh、iβh，如下公式(6)所示：
Figure BDA0002843159830000043
其中，Vh、Th分别为高频方波电压的幅值和周期，
Figure BDA0002843159830000044
Figure BDA0002843159830000045
θr、
Figure BDA0002843159830000046
分别为实际转子位置和估计转子位置，Ld、Lq分别为定子电感在d轴和q轴的分量；
通过固定|iαh|、|iβh|幅值
Figure BDA0002843159830000047
的大小，由步骤1.3中得到的同步磁阻电机电感参数推导出需要注入的高频方波电压信号幅值Vh；
步骤1.5，在估计两相旋转dq坐标系中的d轴注入高频方波电压信号，该注入信号的表达式为：
Figure BDA0002843159830000048
其中，
Figure BDA0002843159830000049
分别为d轴和q轴中注入的高频方波电压，Vh为步骤1.4得到的注入电压幅值，n为采样序号；
当注入高频方波电压信号后，将采样得到的三相电流iA、iB、iC变换到两相静止坐标系下，得到两相静止坐标系电流信号isα、isβ，如下公式(8)所示：
Figure BDA0002843159830000051
由于注入信号的频率远远大于电机基波运行频率，因此将两相静止坐标系下电流信号isα、isβ经过高通滤波器处理后得到两相静止坐标系下的高频响应电流信号iαh、iβh；
将两相静止坐标系下的高频响应电流信号iαh、iβh变换到估计两相旋转坐标系下，得到估计两相旋转坐标系下的高频响应电流信号
Figure BDA0002843159830000052
如下公式(9)所示：
Figure BDA0002843159830000053
其中，
Figure BDA0002843159830000054
为估计的转子位置。
步骤1.4中，当Δθr≈0时，公式(6)可用如下公式(10)表示：
Figure BDA0002843159830000055
步骤2的具体过程为：
在实际转子旋转参考坐标系中，SynRM的模型表达式为：
Figure BDA0002843159830000056
其中，ud、uq分别为电压在d轴和q轴的分量，id、iq分别为电流在d轴和q轴的分量，Rs为定子电阻；Ld、Lq分别为定子电感在d轴和q轴的分量；ωe为转子电气角速度；
将公式(11)转化成如下公式(12)：
Figure BDA0002843159830000061
将公式(12)变换到估计两相旋转坐标系下表示为：
Figure BDA0002843159830000062
其中，
Figure BDA0002843159830000063
由公式(13)得估计两相旋转坐标系下高频响应电流
Figure BDA0002843159830000064
为：
Figure BDA0002843159830000065
其中，
Figure BDA0002843159830000066
为积分算子，
Figure BDA0002843159830000067
为矩阵
Figure BDA0002843159830000068
的逆矩阵；
将公式(6)代入公式(14)，得估计两相旋转坐标系下高频响应电流
Figure BDA0002843159830000069
为：
Figure BDA00028431598300000610
其中，q轴高频响应电流可以表示为：
Figure BDA00028431598300000611
其中，
Figure BDA00028431598300000612
通过对q轴高频响应电流进行解调，得：
Figure BDA00028431598300000613
步骤3的具体过程为：
忽略阻尼转矩，SynRM的机械方程为：
Figure BDA0002843159830000071
其中，ωr为电机的转速，np为极对数，J为转动惯量，Te为电磁转矩，TL为负载转矩；
将公式(18)作如下改写，并将ωr作为估计变量，则有：
Figure BDA0002843159830000072
用比例、积分的形式代替-(np/J)TL，则将公式(19)转化为如下公式(20)：
Figure BDA0002843159830000073
其中，Kp1为比例系数，Ki1为积分系数，
Figure BDA0002843159830000074
为积分算子；
将公式(16)代入公式(20)得：
Figure BDA0002843159830000075
其中，
Figure BDA0002843159830000076
转矩指令Te可由下式计算获得：
Figure BDA0002843159830000077
将公式(21)和公式(22)求得的TL和Te代入公式(19)，对公式(19)积分得到估计的转速
Figure BDA0002843159830000078
对估计的转速
Figure BDA0002843159830000079
积分得到估计的转子位置
Figure BDA00028431598300000710
本发明的有益效果是，与传统高频电压方波注入法相比，本发明通过负载转矩观测器在线辨识负载转矩进而得到同步磁阻电机的实时电感参数，由电感计算出所需注入高频电压方波信号的幅值，从而达到高频电压方波信号幅值自主寻优的目的，减小高频电压方波注入法由于恒定幅值注入导致的较大高频损耗及高频噪声。
附图说明
图1是本发明一种新型同步磁阻电机转速估计方法采用的矢量系统框图；
图2是本发明一种新型同步磁阻电机转速估计方法中负载转矩观测器结构框图；
图3是本发明一种新型同步磁阻电机转速估计方法中基于负载转矩观测器的高频信号注入框图；
图4是本发明一种新型同步磁阻电机转速估计方法中所采用的龙贝格观测器框图；
图5是本发明一种新型同步磁阻电机转速估计方法中高频电流解调与位置观测框图。
具体实施方式
本发明一种新型同步磁阻电机转速估计方法，其中所采用的一种新型同步磁阻电机转速估计矢量系统框图如图1所示，具体按照以下步骤实施：
步骤1：建立负载转矩与同步磁阻电机电感的查找表，通过负载转矩观测器在线辨识电机负载进而得到电感，然后固定高频响应电流信噪比进而推导出所需注入高频信号的幅值，最后在估计旋转坐标系中注入高频方波电压信号并提取其对应的高频响应电流，具体为：
步骤1.1：建立负载转矩与同步磁阻电机电感的查找表；
同步磁阻电机定子电压方程为：
Figure BDA0002843159830000091
其中，ud、uq分别为电压在d轴和q轴的分量，id、iq分别为电流在d轴和q轴的分量，Rs为定子电阻；Ld、Lq分别为定子电感在d轴和q轴的分量；ωe为转子电气角速度；
采用递推最小二乘法辨识出不同负载转矩下的同步磁阻电机d-q轴电感，其迭代方程为：
Figure BDA0002843159830000092
其中，m表示当前拍，m-1表示前一拍，
Figure BDA0002843159830000093
为当前时刻辨识出的电感值，
Figure BDA0002843159830000094
为待辨识参数的系数矩阵，
Figure BDA0002843159830000095
为输出矩阵，E为单位矩阵；
得到不同负载转矩下对应的d-q轴电感后，建立查找表；建立的表格如下表1所示：
表1
负载转矩(<u>N·m</u>) d轴电感(<u>mH</u>) q轴电感(<u>mH</u>)
3.5 242.9 78.9
3 250.9 80.2
2.5 275.0 83.9
2 315.2 90.0
1.5 371.3 98.6
1 443.6 109.6
步骤1.2，忽略阻尼转矩，由SynRM机械方程得：
Figure BDA0002843159830000101
其中，ωr为电机机械角转速，np为极对数，J为转动惯量，Te为电磁转矩，TL为负载转矩。
利用电机机械角转速ωr与电磁转矩Te构成负载转矩观测器，则负载转矩观测器的表达式为：
Figure BDA0002843159830000102
其中，
Figure BDA0002843159830000103
为一阶低通滤波器，其可以很好的减弱由速度微分引起的高频噪声，也能够对电流的噪声进行有效抑制，而且对AD/DA引入的量化误差也有一定的抑制作用。
步骤1.3，对步骤1.2所得的负载转矩观测器进行改进，如下公式(5)所示：
Figure BDA0002843159830000104
得到负载转矩后，利用步骤1.1中得到的查找表查出同步磁阻电机电感；
然而，微分环节在某种程度上会对噪声起到一定的放大作用，同时恶化量化误差的影响。因此对负载转矩观测器进行改进；
如图2所示为本发明所采用的负载转矩观测器结构框图(也就是公式(5)的具体实现过程)，其趋向速度由η决定。
步骤1.4，基于高频方波电压信号注入法，得到两相静止坐标系下电流信号iαh、iβh，如下公式(6)所示：
Figure BDA0002843159830000111
其中，Vh、Th分别为高频方波电压的幅值和周期，
Figure BDA0002843159830000112
Figure BDA0002843159830000113
θr、
Figure BDA0002843159830000114
分别为实际转子位置和估计转子位置，Ld、Lq分别为定子电感在d轴和q轴的分量；
当Δθr≈0时：
Figure BDA0002843159830000115
通过固定|iαh|、|iβh|幅值
Figure BDA0002843159830000116
的大小，由步骤1.3中得到的同步磁阻电机电感参数推导出需要注入的高频方波电压信号幅值Vh。
步骤1.3：如图3所示产生高频方波电压信号，在估计两相旋转dq坐标系中的d轴注入高频方波电压信号，其注入信号的表达式为：
Figure BDA0002843159830000117
其中，
Figure BDA0002843159830000118
分别为d轴和q轴中注入的高频方波电压，Vh为步骤1.4得到的注入电压幅值，n为采样序号。
当高频方波电压信号注入后，通过图1中的Clark变换将采样得到的三相电流iA、iB、iC变换到两相静止坐标系下，得到两相静止坐标系电流信号isα、isβ：
Figure BDA0002843159830000121
由于注入信号的频率远远大于电机基波运行频率，因此将两相静止坐标系下电流信号isα、isβ经过高通滤波器处理后得到两相静止坐标系下的高频响应电流信号iαh、iβh。
将两相静止坐标系下的高频响应电流信号iαh、iβh变换到估计两相旋转坐标系下，得到估计两相旋转坐标系下的高频响应电流信号
Figure BDA0002843159830000122
Figure BDA0002843159830000123
其中，
Figure BDA0002843159830000125
为估计的转子位置。
步骤2：由步骤1得到的高频响应电流通过信号处理得到转子位置误差信号，具体为：
在实际转子旋转参考坐标系中，SynRM的模型表达式为：
Figure BDA0002843159830000124
其中，ud、uq分别为电压在d轴和q轴的分量，id、iq分别为电流在d轴和q轴的分量，Rs为定子电阻；Ld、Lq分别为定子电感在d轴和q轴的分量；ωe为转子电气角速度。
由于注入的高频方波电压频率比电机的基波频率高很多倍，并且在高频时与电抗ωhLdh和ωhLqh相比Rs非常小，因此公式(11)可以近似表示为：
Figure BDA0002843159830000131
将公式(12)变换到估计两相旋转坐标系下表示为：
Figure BDA0002843159830000132
其中，
Figure BDA0002843159830000133
由公式(13)得估计两相旋转坐标系下高频响应电流
Figure BDA0002843159830000134
为：
Figure BDA0002843159830000135
其中，
Figure BDA0002843159830000136
为积分算子，
Figure BDA0002843159830000137
为矩阵
Figure BDA0002843159830000138
的逆矩阵。
将公式(6)代入公式(14)，得估计两相旋转坐标系下高频响应电流
Figure BDA0002843159830000139
为：
Figure BDA00028431598300001310
其中q轴高频响应电流可以表示为：
Figure BDA00028431598300001311
其中，
Figure BDA00028431598300001312
通过上述推导得到公式(16)后可以看出，高频响应电流中包含转子位置信息，经过合适的信号处理后就可以得到转子位置误差信号。
通过对q轴高频响应电流进行解调，得：
Figure BDA0002843159830000141
由于在稳态时2Δθr非常小接近与零，因此ksin(2Δθr)≈2kΔθr。
步骤3：通过如图4所示的龙贝格观测器对步骤2得到的2Δθr进行信号处理，然后得到同步磁阻电机的转速以及转子位置，具体为：
忽略阻尼转矩，SynRM的机械方程为：
Figure BDA0002843159830000142
其中，ωr为电机的转速，np为极对数，J为转动惯量，Te为电磁转矩，TL为负载转矩。
将公式(18)作如下改写，并将ωr作为估计变量，则有：
Figure BDA0002843159830000143
用比例、积分的形式代替-(np/J)TL，则可以表示为：
Figure BDA0002843159830000144
其中，Kp1为比例系数，Ki1为积分系数，
Figure BDA0002843159830000145
为积分算子。
将公式(16)代入公式(20)得：
Figure BDA0002843159830000146
其中，
Figure BDA0002843159830000147
转矩指令Te可由下式计算获得：
Figure BDA0002843159830000148
将公式(21)和公式(22)求得的TL和Te代入公式(19)，对公式(19)积分得到估计的转速
Figure BDA0002843159830000149
对估计的转速
Figure BDA00028431598300001410
积分得到估计的转子位置
Figure BDA00028431598300001411
如图5所示为本发明中高频电流解调与位置观测框图，将输入的两相静止坐标系下电流信号isα、isβ经过高通滤波器处理后得到两相静止坐标系下的高频响应电流信号iαh、iβh，然后经过Park变换得到估计两相旋转坐标系下的高频响应电流信号
Figure BDA0002843159830000151
通过与(-1)n+1相乘对q轴高频电流进行解调得到转子位置误差，最后经过龙贝格观测器得到估计的转速与估计的转子位置。
一种新型同步磁阻电机转速估计矢量系统框图如图1所示，系统由3个PI调节器，形成转速、电流反馈控制的双闭环交流调速系统。转速外环PI调节器的输出作为电流内环PI调节器的输入，电流调节器的输出控制电力电子变换器。
通过在预估旋转坐标系中的d轴上注入高频电压方波信号Vh(-1)n，然后利用电流霍尔传感器检测同步磁阻电机在三相静止坐标系下的三相电流，其三相电流中包含基频电流、谐波电流以及高频电流。检测的三相电流经过Clark变换(3s/2s)，转换为两相静止坐标系下的电流值isα、isβ；isα、isβ经过低通滤波器(Low Pass Filter，LPF)处理后再经过Park变换(2s/2r)，转换为两相旋转坐标系下的电流信号id、iq；在高频电流解调与位置观测模块中，两相静止坐标系下的电流isα、isβ经过高通滤波器(High Pass Filter，HPF)处理后得到iαh、iβh，再经过Park变换(2s/2r)转换为估计转子旋转坐标系下的高频响应电流信号
Figure BDA0002843159830000152
高频电流响应
Figure BDA0002843159830000153
乘以(-1)(n+1)得到
Figure BDA0002843159830000154
其中
Figure BDA0002843159830000155
包含有转子位置误差信息，经过龙贝格观测器处理后可以得到估计的转速
Figure BDA0002843159830000156
和估计的转子位置
Figure BDA0002843159830000157
将转速外环的给定转速ω*与龙贝格观测器估计的电机转速
Figure BDA0002843159830000158
作差，经过转速环PI调节器后输出电磁转矩给定值
Figure BDA0002843159830000159
再由最大转矩电流比(MTPA)分配最优励磁电流
Figure BDA00028431598300001510
和转矩电流
Figure BDA00028431598300001511
最优励磁电流
Figure BDA00028431598300001512
与反馈电流id作差，经过电流环PI调节器输出d轴电压ud，最优转矩电流
Figure BDA0002843159830000161
与反馈电流iq作差，经过电流环PI调节器输出q轴电压uq。ud、uq经过Park逆变换(2r/2s)之后转换为两相静止坐标系下的两相电压uα、uβ，然后经过PWM发生模块的调节，产生控制三相逆变器的PWM波，最后驱动同步磁阻电机SynRM工作。
本发明一种新型同步磁阻电机转速估计方法，通过在线辨识负载转矩进而得到同步磁阻电机实时电感参数，由电感计算出所需注入高频电压方波信号的幅值，达到高频电压方波信号幅值自主寻优的目的，减小高频电压方波注入法由于恒定幅值注入导致的较大高频损耗及高频噪声。
本发明一种新型同步磁阻电机转速估计方法，利用高频响应电流中包含的转子位置信息，估计同步磁阻电机转速和转子位置，最终实现对同步磁阻电机的无速度传感器矢量控制。

Claims (5)

1.一种新型同步磁阻电机转速估计方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤1，建立负载转矩与同步磁阻电机电感的查找表，通过负载转矩观测器在线辨识电机负载进而得到电感，通过固定高频响应电流信噪比进而推导出所需注入高频信号的幅值，最后在估计旋转坐标系中注入高频方波电压信号并提取该信号对应的高频响应电流；
步骤2，对步骤1得到的高频响应电流进行信号处理，得到转子位置误差信号；
步骤3，通过龙贝格观测器对步骤2得到的转子位置误差信号的SynRM的转速和转子位置进行估计。
2.根据权利要求1所述的一种新型同步磁阻电机转速估计方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程为：
步骤1.1，建立负载转矩与同步磁阻电机电感的查找表；
同步磁阻电机定子电压方程为：
Figure FDA0002843159820000011
其中，ud、uq分别为电压在d轴和q轴的分量，id、iq分别为电流在d轴和q轴的分量，Rs为定子电阻；Ld、Lq分别为定子电感在d轴和q轴的分量；ωe为转子电气角速度；
采用递推最小二乘法辨识出不同负载转矩下的同步磁阻电机d-q轴电感，其迭代方程为：
Figure FDA0002843159820000021
其中，m表示当前拍，m-1表示前一拍，
Figure FDA0002843159820000022
为当前时刻辨识出的电感值，
Figure FDA0002843159820000023
为待辨识参数的系数矩阵，
Figure FDA0002843159820000024
为输出矩阵，E为单位矩阵；
得到不同负载转矩下对应的d-q轴电感后，建立查找表；
步骤1.2，忽略阻尼转矩，由SynRM机械方程得：
Figure FDA0002843159820000025
其中，ωr为电机机械角转速，np为极对数，J为转动惯量，Te为电磁转矩，TL为负载转矩；
利用电机机械角转速ωr与电磁转矩Te构成负载转矩观测器，则负载转矩观测器的表达式为：
Figure FDA0002843159820000026
其中，
Figure FDA0002843159820000027
为一阶低通滤波器；
步骤1.3，对步骤1.2所得的负载转矩观测器进行改进，如下公式(5)所示：
Figure FDA0002843159820000028
得到负载转矩后，利用步骤1.1中得到的查找表查出同步磁阻电机电感；
步骤1.4，基于高频方波电压信号注入法，得到两相静止坐标系下电流信号iαh、iβh，如下公式(6)所示：
Figure FDA0002843159820000031
其中，Vh、Th分别为高频方波电压的幅值和周期，
Figure FDA0002843159820000032
Figure FDA0002843159820000033
θr、
Figure FDA0002843159820000034
分别为实际转子位置和估计转子位置，Ld、Lq分别为定子电感在d轴和q轴的分量；
通过固定|iαh|、|iβh|幅值
Figure FDA0002843159820000035
的大小，由步骤1.3中得到的同步磁阻电机电感参数推导出需要注入的高频方波电压信号幅值Vh；
步骤1.5，在估计两相旋转dq坐标系中的d轴注入高频方波电压信号，该注入信号的表达式为：
Figure FDA0002843159820000036
其中，
Figure FDA0002843159820000037
分别为d轴和q轴中注入的高频方波电压，Vh为步骤1.4得到的注入电压幅值，n为采样序号；
当注入高频方波电压信号后，将采样得到的三相电流iA、iB、iC变换到两相静止坐标系下，得到两相静止坐标系电流信号isα、isα，如下公式(8)所示：
Figure FDA0002843159820000038
由于注入信号的频率远远大于电机基波运行频率，因此将两相静止坐标系下电流信号isα、isβ经过高通滤波器处理后得到两相静止坐标系下的高频响应电流信号iαh、iβh；
将两相静止坐标系下的高频响应电流信号iαh、iβh变换到估计两相旋转坐标系下，得到估计两相旋转坐标系下的高频响应电流信号
Figure FDA0002843159820000041
如下公式(9)所示：
Figure FDA0002843159820000042
其中，
Figure FDA0002843159820000043
为估计的转子位置。
3.根据权利要求2所述的一种新型同步磁阻电机转速估计方法，其特征在于：所述步骤1.4中，当Δθr≈0时，公式(6)可用如下公式(10)表示：
Figure FDA0002843159820000044
4.根据权利要求3所述的一种新型同步磁阻电机转速估计方法，其特征在于：所述在实际转子旋转参考坐标系中，SynRM的模型表达式为：
Figure FDA0002843159820000045
其中，ud、uq分别为电压在d轴和q轴的分量，id、iq分别为电流在d轴和q轴的分量，Rs为定子电阻；Ld、Lq分别为定子电感在d轴和q轴的分量；ωe为转子电气角速度；
将公式(11)转化成如下公式(12)：
Figure FDA0002843159820000046
将公式(12)变换到估计两相旋转坐标系下表示为：
Figure FDA0002843159820000051
其中，
Figure FDA0002843159820000052
由公式(13)得估计两相旋转坐标系下高频响应电流
Figure FDA0002843159820000053
为：
Figure FDA0002843159820000054
其中，
Figure FDA0002843159820000055
为积分算子，
Figure FDA0002843159820000056
为矩阵
Figure FDA0002843159820000057
的逆矩阵；
将公式(6)代入公式(14)，得估计两相旋转坐标系下高频响应电流
Figure FDA0002843159820000058
为：
Figure FDA0002843159820000059
其中，q轴高频响应电流可以表示为：
Figure FDA00028431598200000510
其中，
Figure FDA00028431598200000511
通过对q轴高频响应电流进行解调，得：
Figure FDA00028431598200000512
5.根据权利要求4所述的一种新型同步磁阻电机转速估计方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程为：
忽略阻尼转矩，SynRM的机械方程为：
Figure FDA00028431598200000513
其中，ωr为电机的转速，np为极对数，J为转动惯量，Te为电磁转矩，TL为负载转矩；
将公式(18)作如下改写，并将ωr作为估计变量，则有：
Figure FDA0002843159820000061
用比例、积分的形式代替-(np/J)TL，则将公式(19)转化为如下公式(20)：
Figure FDA0002843159820000062
其中，Kp1为比例系数，Ki1为积分系数，
Figure FDA0002843159820000063
为积分算子；
将公式(16)代入公式(20)得：
Figure FDA0002843159820000064
其中，
Figure FDA0002843159820000065
转矩指令Te可由下式计算获得：
Figure FDA0002843159820000066
将公式(21)和公式(22)求得的TL和Te代入公式(19)，对公式(19)积分得到估计的转速
Figure FDA0002843159820000067
对估计的转速
Figure FDA0002843159820000068
积分得到估计的转子位置
Figure FDA0002843159820000069
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113381663A (zh) * 2021-07-08 2021-09-10 珠海格力电器股份有限公司 电机的位置确定方法、装置、电机、存储介质及处理器
CN114448314A (zh) * 2022-02-25 2022-05-06 华中科技大学 一种同步磁阻电机电磁转矩观测方法及控制系统
CN115085615A (zh) * 2022-08-11 2022-09-20 成都微精电机股份公司 一种用于控制矢量电机的电阻电感参数识别方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100156334A1 (en) * 2008-12-24 2010-06-24 Aisin Aw Co., Ltd. Sensorless motor control device
CN106208872A (zh) * 2016-07-27 2016-12-07 西安理工大学 基于免疫算法的pmsm高频电压方波注入转速估计方法
CN108336937A (zh) * 2018-02-27 2018-07-27 武汉理工大学 一种基于高频信号注入法的永磁同步电机转子位置误差补偿方法
CN111786606A (zh) * 2020-06-09 2020-10-16 哈尔滨工业大学 同步磁阻电机自适应调节无传感器控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100156334A1 (en) * 2008-12-24 2010-06-24 Aisin Aw Co., Ltd. Sensorless motor control device
CN106208872A (zh) * 2016-07-27 2016-12-07 西安理工大学 基于免疫算法的pmsm高频电压方波注入转速估计方法
CN108336937A (zh) * 2018-02-27 2018-07-27 武汉理工大学 一种基于高频信号注入法的永磁同步电机转子位置误差补偿方法
CN111786606A (zh) * 2020-06-09 2020-10-16 哈尔滨工业大学 同步磁阻电机自适应调节无传感器控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
钱鑫等: "基于递推最小二乘法的永磁同步电机参数辨识", 《鱼雷技术》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113381663A (zh) * 2021-07-08 2021-09-10 珠海格力电器股份有限公司 电机的位置确定方法、装置、电机、存储介质及处理器
CN113381663B (zh) * 2021-07-08 2024-01-19 珠海格力电器股份有限公司 电机的位置确定方法、装置、电机、存储介质及处理器
CN114448314A (zh) * 2022-02-25 2022-05-06 华中科技大学 一种同步磁阻电机电磁转矩观测方法及控制系统
CN114448314B (zh) * 2022-02-25 2023-12-05 华中科技大学 一种同步磁阻电机电磁转矩观测方法及控制系统
CN115085615A (zh) * 2022-08-11 2022-09-20 成都微精电机股份公司 一种用于控制矢量电机的电阻电感参数识别方法
CN115085615B (zh) * 2022-08-11 2022-12-27 成都微精电机股份公司 一种用于控制矢量电机的电阻电感参数识别方法

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