CN113644854B - 一种永磁同步电机角度辨识系统及方法 - Google Patents

一种永磁同步电机角度辨识系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113644854B
CN113644854B CN202110917544.4A CN202110917544A CN113644854B CN 113644854 B CN113644854 B CN 113644854B CN 202110917544 A CN202110917544 A CN 202110917544A CN 113644854 B CN113644854 B CN 113644854B
Authority
CN
China
Prior art keywords
angle
trigonometric function
periodic
estimated
obtaining
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
CN202110917544.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113644854A (zh
Inventor
郝正强
杨阳
龚依民
车晓镭
张剑楠
张晨晨
宋红达
郝正杰
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.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
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 Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN202110917544.4A priority Critical patent/CN113644854B/zh
Publication of CN113644854A publication Critical patent/CN113644854A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113644854B publication Critical patent/CN113644854B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/18Estimation of position or speed
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022Synchronous motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H02P27/12Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation pulsing by guiding the flux vector, current vector or voltage vector on a circle or a closed curve, e.g. for direct torque control
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2203/00Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/03Determination of the rotor position, e.g. initial rotor position, during standstill or low speed operation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开的一种永磁同步电机角度辨识系统及方法,所述系统包括:锁相环,用于计算得到角度的非周期性直流分量;自适应角度补偿器,用于结合所述角度的非周期性直流分量与误差角度计算得到估计电气角度;微分器,用于对所述估计电气角度进行微分获得估计转速;自适应控制器,用于获得初始周期性角度的三角函数系数进而得到估计周期性角度;积分器,用于获得目标三角函数系数,进而获得目标周期性角度。本发明根据自适应控制原理,实时辨识周期性角度的三角函数系数,进而组合成周期性角度;本发明在控制过程中,将周期性角度与锁相环计算获得的角度相加,提高无位置传感器控制的观测角度精度,可以大大改善控制性能,减小速度与电流波动。

Description

一种永磁同步电机角度辨识系统及方法
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域,更具体的,涉及一种永磁同步电机角度辨识系统及方法。
背景技术
电机(Electrical Machine)本质是一个能量转换装置(电能和机械能互换),通过定转子之间的磁场耦合产生力矩转动,其中定子部分的磁场由电流产生,转子部分的磁场可以通过电流或者永磁体产生。永磁同步电机的转子部分采用永磁体形成磁场,无需额外电流,因此电机损耗更少,功率密度更高。也正是因为永磁同步电机的高效、节能的优点,才得以被广泛应用于家用产品,尤其是各种压缩机中,这其中,单转子压缩机以其经济性获得了广泛应用。
由于压缩机内部工况恶劣,永磁同步电机采用基于锁相环的无位置传感器控制,进一步减少成本,但是单转子压缩机负载不平稳,负载随机械角度周期性变化,导致电机角度也发生周期性变化,锁相环无法实时追踪周期性角度,导致估计的角度与真实角度存在周期性角度误差,降低了无位置传感器控制的性能,针对永磁同步电机无位置传感器控制中的周期性角度观测存在的上述问题,目前尚未发现有效解决方案,基于此,本发明提出了一种可行的方案。
发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的是提供一种永磁同步电机角度辨识系统及方法,以提高周期性负载条件下采用无位置传感器控制的角度观测精度,从而改善控制性能。
本发明第一方面提供了一种永磁同步电机角度辨识系统,所述系统包括:
锁相环,用于计算得到角度的非周期性直流分量;
自适应角度补偿器,用于结合所述角度的非周期性直流分量与误差角度计算得到估计电气角度;
微分器,用于对所述估计电气角度进行微分获得估计转速;
自适应控制器,用于获得初始周期性角度的三角函数系数进而得到估计周期性角度;
积分器,用于获得目标三角函数系数,进而获得目标周期性角度。
本方案中,所述系统还包括转速控制PI调节器与第一电流控制PI调节器,其中,所述转速控制PI调节器用于获得第一指令电流,所述第一电流控制PI调节器用于获得第一输出电压。
本方案中,所述系统还包括弱磁控制器,其中,所述第一输出电压与实际电压通过所述弱磁控制器得到第二指令电流,进而通过第二电流控制PI调节器获得第二输出电压。
本方案中,所述系统还包括反电动势观测器,用于获得第一反电动势与第二反电动势。
本方案中,还包括将所述第一反电动势与所述第二反电动势带入预设的反正切函数得到所述误差角度。
本方案中,所述系统还包括将控制器,用于发出控制信号控制各部件工作。
本发明第二方面还提供一种永磁同步电机角度辨识方法,应用于上述任一的一种永磁同步电机角度辨识系统,其特征在于,所述方法包括:
计算得到角度的非周期性直流分量;
结合所述角度的非周期性直流分量与误差角度计算得到估计电气角度;
对所述估计电气角度进行微分获得估计转速;
获得初始周期性角度的三角函数系数进而得到估计周期性角度;
获得目标三角函数系数,进而获得目标周期性角度。
本方案中,所述方法还包括将所述估计转速与指令转速做差得到第一指令电流,进而得到第一输出电压,根据所述第一输出电压与实际电压得到第二指令电流,进而获得第二输出电压。
本方案中,所述方法还包括将所述估计电气角度除以预设极对数得到估计机械角度。
本方案中,所述方法还包括将所述第一输出电压与所述第二输出电压经过空间矢量脉宽调制得到驱动逆变器工作指令序列。
本发明公开的一种永磁同步电机角度辨识系统及方法,根据自适应控制原理,实时辨识周期性角度的三角函数系数,进而组合成周期性角度,与锁相环计算获得的角度相加,提高无位置传感器控制的观测角度精度,可以大大改善控制性能,减小速度与电流波动。
附图说明
图1示出了本申请一种永磁同步电机角度辨识系统的结构示意图;
图2示出了本发明一种永磁同步电机角度辨识系统的自适应角度误差补偿器构造原理图;
图3是本发明一种永磁同步电机角度辨识系统的自适应控制器的构造原理图;
图4是本发明一种永磁同步电机角度辨识方法的步骤流程图;
图5是本发明一种永磁同步电机角度辨识方法的自适应控制器的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图1示出了本申请一种永磁同步电机角度辨识系统的结构示意图。
参阅图1,于发明一实施例中,本发明的永磁同步电机角度辨识系统包括:
锁相环10,用于计算得到角度的非周期性直流分量;
自适应角度补偿器11,用于结合所述角度的非周期性直流分量与误差角度计算得到估计电气角度;
微分器7,用于对所述估计电气角度进行微分获得估计转速;
自适应控制器12,用于获得初始周期性角度的三角函数系数进而得到估计周期性角度;
积分器13,用于获得目标三角函数系数,进而获得目标周期性角度。
根据本发明实施例,所述系统还包括转速控制PI调节器2与第一电流控制PI调节器3,其中,所述转速控制PI调节器2用于获得第一指令电流,所述第一电流控制PI调节器3用于获得第一输出电压。
根据本发明实施例,所述系统还包括弱磁控制器5,其中,所述第一输出电压与实际电压通过所述弱磁控制器5得到第二指令电流,进而通过第二获得第二输出电压。
根据本发明实施例,所述系统还包括反电动势观测器8,用于获得第一反电动势与第二反电动势。
根据本发明实施例,所述系统还包括将所述第一反电动势与所述第二反电动势带入预设的反正切函数9得到所述误差角度。
根据本发明实施例,所述系统还包括将控制器1,用于发出控制信号控制各部件工作。
需要说明的是,所述系统还包括SVPWM 6,即空间矢量脉宽调制,具体地,如图1所示,所述系统基于所述控制器1的指令控制下稳定工作,其中,所述转速控制PI调节器2的输出端与所述第一电流控制PI调节器3的输入端连接,所述第一电流控制PI调节器3的其中一个输出端与所述弱磁控制器5的其中一个输入端连接,所述弱磁控制器5的输出端与所述第二电流控制PI调节器4连接,所述第二电流控制PI调节器4的其中一个输出端与所述弱磁控制器5的其中一个输入端连接。
进一步地,需要说明的是,所述第一电流控制PI调节器3的其中一个输出端与所述第二电流控制PI调节器4的其中一个输出端合并后与所述SVPWM 6的输入端连接,所述SVPWM 6的输出端与反电动势观测器8的输入端连接,所述反电动势观测器8的输出端与所述反正切函数9输入端连接,所述反正切函数9的其中一个输出端与所述锁相环10连接,所述反正切函数9的另一个输出端与所述自适应角度补偿器11连接,所述锁相环10与所述自适应角度补偿器11的合并后其中一个输出端与所述微分器7的输入端连接,所述微分器的输出端与所述转速控制PI调节器2连接,形成路径闭环。优选地,所述所述锁相环10与所述自适应角度补偿器11的合并后的又一个输出端通过除以预设极对数与所述自适应角度补偿器11连接;此外,所述SVPWM 6的输出端与PMSM进行连接,所述PMSM即所述永磁同步电机。
在所述永磁同步电机角度辨识系统步骤完成后,需要对整体线路进行检测与实验。
需要说明的是,首先可知所述估计转速与指令转速/>作差,差值接入所述转速控制PI调节器2中,结果得到交轴的指令电流/>然后将交轴的真实电流iq与所述交轴的指令电流/>作差,差值结果输入到所述第一电流控制PI调节器3,结果得到目标第一输出电压uq,即交轴输出电压uq
需要说明的是,进一步地,根据所述第一输出电压uq与实际母线电压Udc,经过所述弱磁控制器5得到直轴的指令电流将直轴的真实电流id与所述直轴的指令电流/>作差,差值输入到所述第二电流控制PI调节器4,结果得到目标第二输出电压ud,即直轴的输出电压。
需要说明的是,进一步地,将所述第一输出电压uq与所述第二输出电压ud一起输入到所述SVPMW 6中,进行空间矢量脉宽调制,得到驱动逆变器的指令序列,进而控制所述永磁同步电机同步工作,同时得到两相电流,进而得到所述交轴的真实电流iq与直轴的真实电流id
需要说明的是,进一步地,根据所述第一输出电压uq与所述第二输出电压ud,以及所述交轴的真实电流iq与直轴的真实电流id与所述反电动势观测器8得到观测的反电动势与/>将二者作商代入所述反正切函数9中得到误差角度Δθr,所述误差角度Δθr经过所述锁相环10与所述自适应角度误差补偿器11得到估计的电气角度/>再经过所述微分器7得到所述估计转速/>
值得一提的是,所述自适应角度补偿器11的具体实现如图2所示,三角函数 与误差角度Δθr经过所述自适应控制器12得到辨识的周期性角度的三角函数系数和/>再分别与三角函数/>作积,得到估计的周期性角度/>
需要说明的是,所述三角函数分别作为所述自适应控制器12的两个输入端,加上所述误差角度Δθr作为又一个所述自适应控制器12的输入端,一起输入到所述自适应控制器12中,以得到辨识的周期性角度的三角函数系数/>和/>其中,所述三角函数系数/>再与所述三角函数/>作积,所述三角函数系数/>与所述三角函数/>作积,以得到所述周期性角度/>
值得一提的是,所述自适应控制器12的具体实现如图3所示,所述误差角Δθr分别与所述三角函数以及调节收敛速率的系数Kac作积,再分别经过两个所述积分器13得到辨识的三角函数系数/>和/>
需要说明的是,所述误差角Δθr与所述三角函数以及所述调节收敛速率的系数Kac共同作为其中一个所述积分器13的输入以使其输出所述三角函数系数/>所述误差角Δθr与所述三角函数/>以及所述调节收敛速率的系数Kac共同作为另一个所述积分器13的输入以使其输出所述三角函数系数/>
进一步地,需要说明的是,与发明一实施例中,本发明的永磁同步电机角度辨识系统还包括建立周期性角度观测目标;建立自适应控制器;组合辨识结果。
具体地,需要说明的是,建立周期性角度观测目标具体为:带有周期性负载的电机电气角度可表达为其中/>为非周期性的直流成分,可由所述锁相环10计算得到,Ac与As分别为周期性成分的三角函数系数,本方法的目标即为辨识这两个三角函数系数,从而得到其中的周期性角度/>
进一步地,所述周期性角度还可以写为其中,/>和/>即为辨识的三角函数系数。
具体地,需要说明的是,建立自适应控制器具体为:所述周期性负载的电机电气角度可表达为中的直流成分/>可由锁相环计算得到,因此误差角可写为:/>
进一步地,需要说明的是,在*式的两侧乘上三角函数可得到如下公式:将上式的结果经过积分,可使得所述三角函数系数/>趋近于所述周期性成分的三角函数系数Ac(仅当所述三角函数系数/>趋近于周期性成分的三角函数系数Ac时,积分结果不再变化),其中Kac用于调节收敛速率,而其中的三角函数项积分结果近似可为0。
进一步地,需要说明的是,在*式的两侧乘上三角函数可得如下公式:同样的,将上式结果经过积分,可使得所述三角函数系数/>趋近于所述周期性成分的三角函数系数As,而其中的三角函数项积分结果近似可为0。
具体地,需要说明的是,组合辨识结果具体为:将得到的所述三角函数系数所述三角函数系数/>与上述三角函数/>组合,得到事实辨识的周期性角度的结果:/>将该结果与锁相环10计算得到的结果相加,即获得完整的基于无位置传感器控制的事实估计角度/>再将该角度经过微分,即获得事实估计速度/>
图4示出了本发明一种永磁同步电机角度辨识方法的流程图。
如图4所示,本发明公开了一种永磁同步电机角度辨识方法,所述方法包括如下步骤:
S402、计算得到角度的非周期性直流分量;
S404、结合所述角度的非周期性直流分量与误差角度计算得到估计电气角度;
S406、对所述估计电气角度进行微分获得估计转速;
S408、获得初始周期性角度的三角函数系数进而得到估计周期性角度;
S410、获得目标三角函数系数,进而获得目标周期性角度。
需要说明的是,所述永磁同步电机角度辨识方法应用于上述的所述永磁同步电机角度辨识系统,具体地,如图1所示,所述系统基于所述控制器1的指令控制下稳定工作,其中,所述转速控制PI调节器2的输出端与所述第一电流控制PI调节器3的输入端连接,所述第一电流控制PI调节器3的其中一个输出端与所述弱磁控制器5的其中一个输入端连接,所述弱磁控制器5的输出端与所述第二电流控制PI调节器4连接,所述第二电流控制PI调节器4的其中一个输出端与所述弱磁控制器5的其中一个输入端连接。
进一步地,需要说明的是,所述第一电流控制PI调节器3的其中一个输出端与所述第二电流控制PI调节器4的其中一个输出端合并后与所述SVPWM 6的输入端连接,所述SVPWM 6的输出端与反电动势观测器8的输入端连接,所述反电动势观测器8的输出端与所述反正切函数9输入端连接,所述反正切函数9的其中一个输出端与所述锁相环10连接,所述反正切函数9的另一个输出端与所述自适应角度补偿器11连接,所述锁相环10与所述自适应角度补偿器11的合并后其中一个输出端与所述微分器7的输入端连接,所述微分器的输出端与所述转速控制PI调节器2连接,形成路径闭环。优选地,所述所述锁相环10与所述自适应角度补偿器11的合并后的又一个输出端通过除以预设极对数与所述自适应角度补偿器11连接;此外,所述SVPWM 6的输出端与PMSM进行连接,所述PMSM即所述永磁同步电机。
在所述永磁同步电机角度辨识系统步骤完成后,需要对整体线路进行检测与实验。
需要说明的是,首先可知所述估计转速与指令转速/>作差,差值接入所述转速控制PI调节器2中,结果得到交轴的指令电流/>然后将交轴的真实电流iq与所述交轴的指令电流/>作差,差值结果输入到所述第一电流控制PI调节器3,结果得到目标第一输出电压uq,即交轴输出电压uq
需要说明的是,进一步地,根据所述第一输出电压uq与实际母线电压Udc,经过所述弱磁控制器5得到直轴的指令电流将直轴的真实电流id与所述直轴的指令电流/>作差,差值输入到所述第二电流控制PI调节器4,结果得到目标第二输出电压ud,即直轴的输出电压。
需要说明的是,进一步地,将所述第一输出电压uq与所述第二输出电压ud一起输入到所述SVPMW 6中,进行空间矢量脉宽调制,得到驱动逆变器的指令序列,进而控制所述永磁同步电机同步工作,同时得到两相电流,进而得到所述交轴的真实电流iq与直轴的真实电流id
需要说明的是,进一步地,根据所述第一输出电压uq与所述第二输出电压ud,以及所述交轴的真实电流iq与直轴的真实电流id与所述反电动势观测器8得到观测的反电动势与/>将二者作商代入所述反正切函数9中得到误差角度Δθr,所述误差角度Δθr经过所述锁相环10与所述自适应角度误差补偿器11得到估计的电气角度/>再经过所述微分器7得到所述估计转速/>
值得一提的是,所述自适应角度补偿器11的具体实现如图2所示,三角函数 与误差角度Δθr经过所述自适应控制器12得到辨识的周期性角度的三角函数系数和/>再分别与三角函数/>作积,得到估计的周期性角度/>
需要说明的是,所述三角函数分别作为所述自适应控制器12的两个输入端,加上所述误差角度Δθr作为又一个所述自适应控制器12的输入端,一起输入到所述自适应控制器12中,以得到辨识的周期性角度的三角函数系数/>和/>其中,所述三角函数系数/>再与所述三角函数/>作积,所述三角函数系数/>与所述三角函数/>作积,以得到所述周期性角度/>
值得一提的是,所述自适应控制器12的具体实现如图3所示,所述误差角Δθr分别与所述三角函数以及调节收敛速率的系数Kac作积,再分别经过两个所述积分器13得到辨识的三角函数系数/>和/>
需要说明的是,所述误差角Δθr与所述三角函数以及所述调节收敛速率的系数Kac共同作为其中一个所述积分器13的输入以使其输出所述三角函数系数/>所述误差角Δθr与所述三角函数/>以及所述调节收敛速率的系数Kac共同作为另一个所述积分器13的输入以使其输出所述三角函数系数/>
进一步地,需要说明的是,与发明一实施例中,本发明的永磁同步电机角度辨识方法还包括如下步骤:建立周期性角度观测目标;建立自适应控制器;组合辨识结果。
具体地,需要说明的是,建立周期性角度观测目标具体为:带有周期性负载的电机电气角度可表达为其中/>为非周期性的直流成分,可由所述锁相环10计算得到,Ac与As分别为周期性成分的三角函数系数,本方法的目标即为辨识这两个三角函数系数,从而得到其中的周期性角度/>
进一步地,所述周期性角度还可以写为其中,/>和/>即为辨识的三角函数系数。
具体地,需要说明的是,建立自适应控制器具体为:所述周期性负载的电机电气角度可表达为中的直流成分/>可由锁相环计算得到,因此误差角可写为:/>
进一步地,需要说明的是,在*式的两侧乘上三角函数可得到如下公式:将上式的结果经过积分,可使得所述三角函数系数/>趋近于所述周期性成分的三角函数系数Ac(仅当所述三角函数系数/>趋近于周期性成分的三角函数系数Ac时,积分结果不再变化),如图5所示,其中Kac用于调节收敛速率,而其中的三角函数项积分结果近似可为0。
进一步地,需要说明的是,在*式的两侧乘上三角函数可得如下公式:同样的,将上式结果经过积分,可使得所述三角函数系数/>趋近于所述周期性成分的三角函数系数As,而其中的三角函数项积分结果近似可为0。
具体地,需要说明的是,组合辨识结果具体为:将得到的所述三角函数系数所述三角函数系数/>与上述三角函数/>组合,得到事实辨识的周期性角度的结果:/>将该结果与锁相环10计算得到的结果相加,即获得完整的基于无位置传感器控制的事实估计角度/>再将该角度经过微分,即获得事实估计速度/>
本发明公开的一种永磁同步电机角度辨识系统及方法,具有以下有益效果:
1.本发明根据自适应控制原理,实时辨识周期性角度的三角函数系数,进而组合成周期性角度;
2.本发明在控制过程中,将周期性角度与锁相环计算获得的角度相加,提高无位置传感器控制的观测角度精度,可以大大改善控制性能,减小速度与电流波动。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的设备和方法,可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,如:多个单元或组件可以结合,或可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另外,所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口,设备或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元;既可以位于一个地方,也可以分布到多个网络单元上;可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中,也可以是各单元分别单独作为一个单元,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中;上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成,前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:移动存储设备、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者,本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括:移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机角度辨识系统,其特征在于,所述系统包括:
锁相环,用于计算得到角度的非周期性直流分量;
自适应角度补偿器,用于结合所述角度的非周期性直流分量与误差角度计算得到估计电气角度;
微分器,用于对所述估计电气角度进行微分获得估计转速;
自适应控制器,用于获得初始周期性角度的三角函数系数进而得到估计周期性角度;
积分器,用于获得目标三角函数系数,进而获得目标周期性角度;
需要说明的是,所述三角函数分别作为所述自适应控制器的两个输入端,加上所述误差角度Δθr作为又一个所述自适应控制器的输入端,一起输入到所述自适应控制器中,以得到辨识的周期性角度的三角函数系数/>和/>其中,所述三角函数系数/>再与所述三角函数/>作积,所述三角函数系数/>与所述三角函数/>作积,以得到所述周期性角度/>
需要说明的是,所述误差角度Δθr与所述三角函数以及调节收敛速率的系数Kac共同作为其中一个所述积分器的输入以使其输出所述三角函数系数/>所述误差角Δθr与所述三角函数/>以及所述调节收敛速率的系数Kac共同作为另一个所述积分器的输入以使其输出所述三角函数系数/>
误差角度Δθr经过锁相环计算得到周期性角度的结果:/>将该结果与锁相环计算得到的结果相加,即获得完整的基于无位置传感器控制的事实估计角度再将该角度经过微分,即获得事实估计速度/>
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机角度辨识系统,其特征在于,还包括转速控制PI调节器与第一电流控制PI调节器,其中,所述转速控制PI调节器用于获得第一指令电流,所述第一电流控制PI调节器用于获得第一输出电压。
3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机角度辨识系统,其特征在于,还包括弱磁控制器,其中,所述第一输出电压与实际电压通过所述弱磁控制器得到第二指令电流,进而通过第二电流控制PI调节器获得第二输出电压。
4.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机角度辨识系统,其特征在于,还包括反电动势观测器,用于获得第一反电动势与第二反电动势。
5.根据权利要求4所述的一种永磁同步电机角度辨识系统,其特征在于,还包括将所述第一反电动势与所述第二反电动势带入预设的反正切函数得到所述误差角度。
6.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机角度辨识系统,其特征在于,还包括将控制器,用于发出控制信号控制各部件工作。
7.一种永磁同步电机角度辨识方法,应用于权利要求1-6任一的一种永磁同步电机角度辨识系统,其特征在于,所述方法包括:
计算得到角度的非周期性直流分量;
结合所述角度的非周期性直流分量与误差角度计算得到估计电气角度;
对所述估计电气角度进行微分获得估计转速;
获得初始周期性角度的三角函数系数进而得到估计周期性角度;
获得目标三角函数系数,进而获得目标周期性角度;
需要说明的是,所述三角函数分别作为所述自适应控制器的两个输入端,加上所述误差角度Δθr作为又一个所述自适应控制器的输入端,一起输入到所述自适应控制器中,以得到辨识的周期性角度的三角函数系数/>和/>其中,所述三角函数系数/>再与所述三角函数/>作积,所述三角函数系数/>与所述三角函数/>作积,以得到所述周期性角度/>
需要说明的是,所述误差角度Δθr与所述三角函数以及调节收敛速率的系数Kac共同作为其中一个所述积分器的输入以使其输出所述三角函数系数/>所述误差角Δθr与所述三角函数/>以及所述调节收敛速率的系数Kac共同作为另一个所述积分器的输入以使其输出所述三角函数系数/>
误差角度Δθr经过锁相环计算得到周期性角度的结果:/>将该结果与锁相环计算得到的结果相加,即获得完整的基于无位置传感器控制的事实估计角度再将该角度经过微分,即获得事实估计速度/>
8.根据权利要求7所述的一种永磁同步电机角度辨识方法,其特征在于,还包括将所述估计转速与指令转速做差得到第一指令电流,进而得到第一输出电压,根据所述第一输出电压与实际电压得到第二指令电流,进而获得第二输出电压。
9.根据权利要求7所述的一种永磁同步电机角度辨识方法,其特征在于,还包括将所述估计电气角度除以预设极对数得到估计机械角度。
10.根据权利要求8所述的一种永磁同步电机角度辨识方法,其特征在于,还包括将所述第一输出电压与所述第二输出电压经过空间矢量脉宽调制得到驱动逆变器工作指令序列。
CN202110917544.4A 2021-08-11 2021-08-11 一种永磁同步电机角度辨识系统及方法 Active CN113644854B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110917544.4A CN113644854B (zh) 2021-08-11 2021-08-11 一种永磁同步电机角度辨识系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110917544.4A CN113644854B (zh) 2021-08-11 2021-08-11 一种永磁同步电机角度辨识系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113644854A CN113644854A (zh) 2021-11-12
CN113644854B true CN113644854B (zh) 2023-08-08

Family

ID=78420681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110917544.4A Active CN113644854B (zh) 2021-08-11 2021-08-11 一种永磁同步电机角度辨识系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113644854B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114844399A (zh) * 2022-06-15 2022-08-02 杭州士腾科技有限公司 永磁同步电机的位置解析电路、方法及其控制电路和系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001021297A (ja) * 1999-07-08 2001-01-26 Nec Corp 追尾装置
CN110350835A (zh) * 2019-07-29 2019-10-18 南通大学 一种永磁同步电机无位置传感器控制方法
CN110504888A (zh) * 2019-09-17 2019-11-26 河南工业大学 一种基于自适应滑模观测器无位置传感器永磁同步电机控制方法
CN111431460A (zh) * 2020-04-25 2020-07-17 南通大学 一种永磁同步电机无传感器模型预测磁链控制方法
CN113241985A (zh) * 2021-05-26 2021-08-10 北京航空航天大学 无位置传感器磁悬浮飞轮电流自校正控制装置及方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9231504B2 (en) * 2012-05-15 2016-01-05 Robert Lyle Fuller Electrical control system
US10063242B2 (en) * 2016-12-08 2018-08-28 National Chung Shan Institute Of Science And Technology Phase-locked loop method for use in utility electricity parallel-connection system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001021297A (ja) * 1999-07-08 2001-01-26 Nec Corp 追尾装置
CN110350835A (zh) * 2019-07-29 2019-10-18 南通大学 一种永磁同步电机无位置传感器控制方法
CN110504888A (zh) * 2019-09-17 2019-11-26 河南工业大学 一种基于自适应滑模观测器无位置传感器永磁同步电机控制方法
CN111431460A (zh) * 2020-04-25 2020-07-17 南通大学 一种永磁同步电机无传感器模型预测磁链控制方法
CN113241985A (zh) * 2021-05-26 2021-08-10 北京航空航天大学 无位置传感器磁悬浮飞轮电流自校正控制装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Phase Lead Compensation of a Phase-Locked Loop in an IPMSM for Air-Conditioner Compressors;Zhengqiang Hao等;IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION;第36卷(第2期);第1090-1100页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113644854A (zh) 2021-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109842336B (zh) 一种五相永磁电机一相短路容错直接转矩控制方法
CN108306571B (zh) 一种五相永磁直线电机一相开路容错直接推力控制方法
CN109039193B (zh) 一种基于I/f启动策略抑制电机转速波动的方法及系统
CN110350482B (zh) 电机堵转保护方法和装置
CN111181458A (zh) 基于扩展卡尔曼滤波器的表贴式永磁同步电机转子磁链观测方法
CN109660168A (zh) 一种电机控制方法、系统及电机
CN103427749A (zh) 一种基于标幺值设计的永磁同步电机伺服控制方法
CN111740653A (zh) 一种表贴式永磁同步电机转矩波动系数计算方法及装置
Liu et al. Second-order ESO-based current sensor fault-tolerant strategy for sensorless control of PMSM with B-phase current
CN113644854B (zh) 一种永磁同步电机角度辨识系统及方法
Zhang et al. An improved sensorless control strategy of ship IPMSM at full speed range
Çavuş et al. MPC-based flux weakening control for induction motor drive with DTC for electric vehicles
Bai et al. HF-based sensorless control of a FTPMM in ship shaftless rim-driven thruster system
CN108540031B (zh) 无轴承同步磁阻电机的转速估计方法及转矩控制系统
Kakodia et al. A comparative study of DFOC and IFOC for IM drive
CN110752796A (zh) 一种永磁电机的控制方法
Chakali et al. Observer-based sensorless speed control of PM-assisted SynRM for direct drive applications
Lim et al. Sensorless control using a full-order observer based on a novel flux model of high power interior permanent magnet synchronous motor
Li et al. Harmonic current minimization in PMSM drive system using feedforward compensation based on torque ripple estimation
CN113141139B (zh) 一种双三相永磁电机五闭环式控制方法及系统
CN114157193A (zh) 一种寻优插值式同步电机转矩脉动抑制控制方法及系统
Pham et al. A novel neural network SC_MRAS based observer for high-performance SPIM drives
Kürüm et al. Estimation of parameters for surface mounted permanent magnet synchronous motors
CN113131829A (zh) 五相感应电机谐波损耗抑制效率优化控制方法及控制系统
Burlikowski et al. Synchronous reluctance machine drive control with fast prototyping card implementation

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