CN114362622A - 一种消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法、系统及装置 - Google Patents

一种消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法、系统及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114362622A
CN114362622A CN202111604858.5A CN202111604858A CN114362622A CN 114362622 A CN114362622 A CN 114362622A CN 202111604858 A CN202111604858 A CN 202111604858A CN 114362622 A CN114362622 A CN 114362622A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
permanent magnet
fundamental wave
output end
coordinate transformation
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.)
Granted
Application number
CN202111604858.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114362622B (zh
Inventor
鲁庆
高帅
郑世佼
陆舜
武莎莎
张涛
莫丽红
叶小婷
陈万
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.)
Hefei Jiuzhou Longteng Scientific And Technological Achievement Transformation Co ltd
Original Assignee
Huaiyin Institute of Technology
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 Huaiyin Institute of Technology filed Critical Huaiyin Institute of Technology
Priority to CN202111604858.5A priority Critical patent/CN114362622B/zh
Publication of CN114362622A publication Critical patent/CN114362622A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114362622B publication Critical patent/CN114362622B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明涉及电机控制领域，公开了一种消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法、系统及装置，系统通过滑模观测器获得等效反电势信息，然后采用构造反电势基波的方法，利用基波重构模块输出等效反电势基波观测值，消除反电势中的谐波分量，得到反电势基波，最后通过正交锁相环获得电机转子位置和转速估计值，从而提高转子位置和转速精度，同时系统保持较好的动态性能。与现有技术相比，本发明采用反电势基波重构方法，消除反电势观测值谐波分量，并将其用于估算转子位置和转速，大大提高转子位置和转速观测精度，同时系统保持较好动态性能。

Description

一种消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制 方法、系统及装置
技术领域
本发明属于电机控制领域，具体涉及一种消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法、系统及装置，特别适合于永磁同步电机中高速无位置传感器控制的应用场合。
背景技术
车用驱动电机作为混合动力汽车、电动汽车的关键执行部件之一，其驱动性能的优劣直接影响混合动力汽车、电动汽车的整车性能。目前车用驱动电机主要采用永磁同步电机，它具有高功率密度、高效率、低运行噪音等优点。为了实现永磁同步电机高性能控制，电机转子位置和转速信息检测是必不可少的。在电机控制系统中，采用传统的机械式传感器检测转子位置和转速信息，会导致传动系统电机体积增加、转动惯量增大、系统可靠性降低、成本增加，采用无位置传感器的控制方法成为目前电机控制领域的研究热点之一。
国内外学者针对永磁同步电机无位置传感器转子位置和转速估计技术研究，目前主要有两大类方法，一类是采用高频信号注入法，针对零速和低速范围运行的电机，另一类是基于反电势基波模型法，适应于中、高速运行的电机。在零速和低速下反电势难以检测，主要采用高频信号注入法来获取转子位置和转速信息。高频信号注入法主要利用电机的凸极性获得转子位置和转速信息，有高频旋转电压注入法、高频旋转电流注入法和高频脉振电压注入法。中高速段通过反电势来计算电机转速和转子位置角，这一类方法主要有扰动观测器、滑模观测器、卡尔曼滤波器等。滑模观测器方法易于实现，对参数变化不敏感，抗干扰能力强，动态性能好，被广泛采用。
然而，在采用基波模型法的中高速范围无位置传感器永磁同步电机转子位置和转速估计技术中，反电势估计误差的存在，影响了电机转子位置和转速计算的精度，恶化了无位置传感器永磁同步电机控制性能。反电势估计误差主要分为直流偏移误差和谐波误差。直流偏移误差是由于电机参数的不确定性引起的，可以通过参数辨识实时辨识控制系统所需要的电机参数，在一定程度上减小反电势估计误差，然而很难做到实时精确参数辨识。谐波误差是由于逆变器非线性、磁场空间谐波等因素的影响，在两相静止坐标下的反电势估计值含有谐波，进而导致转子位置和转速估计值中产生谐波分量。逆变器非线性、磁场空间谐波等因素会导致观测到的电机反电势估计值主要含有5、7次等谐波。目前一种比较可行的方案是采用滤波器滤除谐波，根据谐波频谱分析结果，得到反电势谐波次数为5次和7次，通过设置对应5次谐波和7次谐波的滤波器，将5次和7次谐波滤除，消除谐波导致的转子位置观测值的波动误差。例如专利103560738公开了一种抑制位置脉动观测误差的永磁同步电机转子位置观测系统及其观测方法，通过将二阶广义积分器构成的带通滤波器，分别提取5次和7次谐波，再从反电势中减去5次和7次谐波，得到基波分量。
然而，在实际应用过程中，这些传统方法采用的滤波器会导致相位滞后，从而影响系统动态性能。估计值波动误差的存在，恶化了无位置传感器永磁同步电机控制性能。因此，对于无位置传感器永磁同步电机控制系统，采用有效的方法减小反电势观测值谐波，消除谐波误差对转子位置和转速的影响，同时减少对系统动态性能影响，对提高电机转子位置和转速估计精度至关重要。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法、系统及装置，采用反电势基波重构方法，消除反电势观测值谐波分量，得到反电势基波分量，用于估算转子位置和转速，从而提高转子位置和转速观测精度，同时系统保持较好动态性能。
技术方案：本发明提供了一种消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制系统，包括永磁同步电机、3s/2s坐标变换模块、2s/2r坐标变换模块15、2r/2s坐标变换模块、滑模观测器模块、基波重构模块、锁相环模块、转速环调节器模块、第二电流环调节器模块、第一电流环调节器模块、SVPWM模块以及逆变器模块；
所述永磁同步电机与所述3s/2s坐标变换模块连接，所述3s/2s坐标变换模块输出端分别与所述滑模观测器模块、2s/2r坐标变换模块输入端连接，所述滑模观测器模块输出端与所述基波重构模块连接，所述基波重构模块输出端与所述锁相环模块输入端连接，所述锁相环模块的转速观测值输出端与所述基波重构模块输入端连接，所述锁相环模块的转速观测值输出端还与所述转速环调节器模块输入端连接，所述锁相环模块的转子位置观测值输出端与所述2s/2r坐标变换模块、2r/2s坐标变换模块连接；
所述2s/2r坐标变换模块输出端、所述转速环调节器模块输出端均与第一电流环调节器模块输入端连接，所述2s/2r坐标变换模块输出端还与所述第二电流环调节器模块输入端连接，所述第二电流环调节器模块、第一电流环调节器模块输出端与所述2r/2s坐标变换模块连接，所述2r/2s坐标变换模块输出端均与SVPWM模块、滑模观测器模块连接，所述SVPWM模块的控制输出端与所述逆变器模块连接，所述逆变器模块驱动所述永磁同步电机。
进一步地，所述基波重构模块包括余弦模块、余弦系数计算模块、第一乘法器、正弦模块、正弦系数计算模块、第二乘法器以及加法器，所述余弦模块输出端分别与所述余弦系数计算模块、第一乘法器3输入端连接，所述余弦系数计算模块输出端与所述第一乘法器输入端连接；所述正弦模块输出端分别与所述正弦系数计算模块、第二乘法器输入端连接，所述正弦系数计算模块输出端与所述第二乘法器输入端连接；所述第一乘法器与所述第二乘法器输出端均与所述加法器输入端连接，所述加法器输出端即为所述基波重构模块的输出端。
本发明还公开一种消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法，包括如下步骤：
步骤1：基于永磁同步电机模型，采用滑模观测器模块获得永磁同步电机两相静止坐标下的α轴的等效反电势观测值
Figure BDA0003433363370000031
和β轴的等效反电势观测值
Figure BDA0003433363370000032
步骤2：将α轴的等效反电势观测值
Figure BDA0003433363370000033
和β轴的等效反电势观测值
Figure BDA0003433363370000034
输入至基波重构模块，并将角频率观测值
Figure BDA0003433363370000035
反馈至基波重构模块中，基波重构模块输出α轴等效反电势基波观测值
Figure BDA0003433363370000036
β轴等效反电势基波观测值
Figure BDA0003433363370000037
步骤3：α轴等效反电势基波观测值
Figure BDA0003433363370000038
β轴等效反电势基波观测值
Figure BDA0003433363370000039
输入到锁相环模块，估算出转子位置观测值
Figure BDA00034333633700000310
和转速观测值
Figure BDA00034333633700000311
步骤4：将转子位置观测值
Figure BDA00034333633700000312
分别输至2r/2s坐标变换模块和2s/2r坐标变换模块，并且将得到的转速观测值
Figure BDA00034333633700000313
反馈到转速输入端与ω比较后输入给转速环调节器模块和基波重构模块，经转速环调节器模块调节后得到电流iq *；
步骤5：经2s/2r坐标变换模块15输出的电流id和iq，电流id与d轴电流给定参考值idref比较后输入到第二电流环调节器模块，输出d轴电压
Figure BDA00034333633700000314
转速环调节器模块输出的电流iq *与电流iq比较后输入到电流环调节器模块8，输出q轴电压
Figure BDA00034333633700000315
步骤6：电压指令
Figure BDA00034333633700000316
和
Figure BDA00034333633700000317
经过2r/2s坐标变换模块，得到两相静止坐标系下的电压指令uα和uβ，将电压指令uα和uβ输入到SVPWM模块中，输出PWM驱动信号，再经过逆变器模块驱动内置式永磁同步电机。
优选地，所述步骤1中获取α轴的等效反电势观测值
Figure BDA00034333633700000318
和β轴的等效反电势观测值
Figure BDA00034333633700000319
的具体方法为：
步骤1.1：采集内置式永磁同步电机13的定子电流指令ia,ib和ic，经过3s/2s坐标变换模块，得到两相静止坐标系下的电流指令iα和iβ；
步骤1.2：将电流指令iα和iβ输入到滑模观测器模块中，同时将2r/2s坐标变换模块输出的电压指令uα和uβ输入到滑模观测器模块中，滑模观测器模块输出反电势观测值
Figure BDA0003433363370000041
和
Figure BDA0003433363370000042
优选地，所述步骤2中基波重构模块输出α轴等效反电势基波观测值
Figure BDA0003433363370000043
β轴等效反电势基波观测值
Figure BDA0003433363370000044
的具体方法为：
步骤2.1：将速度观测值
Figure BDA0003433363370000045
输入到余弦模块得到余弦信号cos(ωt)，分别输入到余弦系数计算模块和乘法器，α轴的等效反电动势信息
Figure BDA0003433363370000046
输入到余弦系数计算模块，由余弦系数计算模块输出余弦系数a1，输入到第一乘法器，第一乘法器输出余弦项a1cos(ωt)；
步骤2.2：速度观测值
Figure BDA0003433363370000047
输入到正弦模块得到正弦信号sin(ωt)，分别输入到正弦系数计算模块和乘法器，α轴的等效反电动势信息
Figure BDA0003433363370000048
输入到正弦系数计算模块，由正弦系数计算模块输出正弦系数b1，输入到第二乘法器，第二乘法器输出正弦项b1sin(ωt)；
步骤2.3：将余弦项a1cos(ωt)和正弦项b1sin(ωt)输入到加法器，加法器输出α轴的反电势基波分量
Figure BDA0003433363370000049
步骤2.4：利用同样的方法输出β轴的反电势基波分量
Figure BDA00034333633700000410
优选地，步骤2.1与步骤2.2中余弦系数计算模块和正弦系数计算模块的计算方式为:
Figure BDA00034333633700000411
Figure BDA00034333633700000412
本发明还公开一种控制装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现上述的消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法。
有益效果：
1、本发明采用的反电势基波重构的永磁同步电机无位置传感器控制系统，能有效消除反电势观测值中由于逆变器非线性、磁场空间谐波等因素产生的谐波分量，得到反电势基波分量，从而消除电机转子位置和转速估计值含有的波动误差，能够有效抑制反电势估计值中谐波影响，提高转子位置和转速估计精度。
2、本发明采用的反电势基波重构方法，直接重构出反电势基波分量，不需要根据谐波次数设置多个滤波器，信号处理系统结构简单。
3、本发明采用的反电势基波重构方法，不需要使用滤波器，减少对系统动态性能的影响，可以使无位置传感器永磁同步电机控制系统具有很好的动态性能。
4、本发明采用的方法可以广泛地应用到永磁同步电机无位置传感器控制系统中，不需要额外硬件设备，可以改善系统控制性能。
附图说明
图1是基于传统的滑模观测器无位置传感器矢量控制系统的原理框图；
图2是基于本发明所述的一种采用位置观测波动误差抑制装置无位置传感器矢量控制系统的原理框图；
图3是本发明所述的一种反电势基波重构系统的原理框图；
图4是采用传统方法观测的反电势波形；
图5是采用基波重构装置改进后观测的反电势波形；
图6是采用传统方法的转子位置角观测误差波形；
图7是采用基波重构装置改进后转子位置角观测误差波形。
其中，0-加法器、1-余弦模块、2-余弦系数计算模块、3-第一乘法器、4-正弦模块、5-正弦系数计算模块、6-第二乘法器、7-转速环调节器模块、8-第一电流环调节器模块、9-第二电流环调节器模块、10-2r/2s坐标变换模块、11-SVPWM模块、12-逆变器模块、13-永磁同步电机、14-3s/2s坐标变换模块、15-2s/2r坐标变换模块、16-滑模观测器模块、17-基波重构模块、18-锁相环模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1为基于传统的滑模观测器无位置传感器矢量控制系统的原理框图，本发明公开了一种消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制系统及其控制方法与装置，参见图2，图2为本发明下内置式永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统的结构框图。
该消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制系统包括永磁同步电机13、3s/2s坐标变换模块14、2s/2r坐标变换模块15、2r/2s坐标变换模块10、滑模观测器模块16、基波重构模块17、锁相环模块18、转速环调节器模块7、第二电流环调节器模块9、第一电流环调节器模块8、SVPWM模块11以及逆变器模块12。
永磁同步电机13与3s/2s坐标变换模块14连接，3s/2s坐标变换模块14输出端分别与滑模观测器模块16、2s/2r坐标变换模块15输入端连接，滑模观测器模块16输出端与所述基波重构模块17连接，基波重构模块17输出端与锁相环模块18输入端连接，锁相环模块18的转速观测值输出端与基波重构模块17输入端连接，锁相环模块18的转速观测值输出端还与转速环调节器模块7输入端连接，锁相环模块18的转子位置观测值输出端与2s/2r坐标变换模块15、2r/2s坐标变换模块10连接。
2s/2r坐标变换模块15输出端、转速环调节器模块7输出端均与第一电流环调节器模块8输入端连接，2s/2r坐标变换模块15输出端还与第二电流环调节器模块9输入端连接，第二电流环调节器模块9、第一电流环调节器模块8输出端与2r/2s坐标变换模块10连接，2r/2s坐标变换模块10输出端均与SVPWM模块11、滑模观测器模块16连接，SVPWM模块11的控制输出端与逆变器模块12连接，逆变器模块12驱动永磁同步电机13。
基波重构模块17包括余弦模块1、余弦系数计算模块2、第一乘法器3、正弦模块4、正弦系数计算模块5、第二乘法器6以及加法器0，余弦模块1输出端分别与余弦系数计算模块2、第一乘法器3输入端连接，余弦系数计算模块2输出端与第一乘法器3输入端连接；正弦模块4输出端分别与正弦系数计算模块5、第二乘法器6输入端连接，正弦系数计算模块5输出端与第二乘法器6输入端连接；第一乘法器3与第二乘法器6输出端均与加法器0输入端连接，加法器0输出端即为基波重构模块17的输出端。
在上述的电机无位置传感器矢量控制系统中，按照图2所示，3s/2s坐标变换模块14表达式为
Figure BDA0003433363370000061
采集内置式永磁同步电机13的定子电流指令ia,ib和ic经过3s/2s坐标变换模块14，得到两相静止坐标系下的电流指令iα和iβ。将电流指令iα和iβ输入到滑模观测器模块16中，同时将2r/2s坐标变换模块10输出的电压指令uα和uβ输入到滑模观测器模块16中，滑模观测器模块16输出反电势观测值
Figure BDA0003433363370000062
和
Figure BDA0003433363370000063
反电势观测值
Figure BDA0003433363370000064
和
Figure BDA0003433363370000065
输入到基波重构模块17，速度观测值
Figure BDA0003433363370000066
反馈输入到基波重构模块17，基波重构模块17输出反电势基波
Figure BDA0003433363370000067
和
Figure BDA0003433363370000068
反电势基波
Figure BDA0003433363370000069
和
Figure BDA00034333633700000610
输入到锁相环模块18，估算出转子位置观测值
Figure BDA00034333633700000611
和转速观测值
Figure BDA00034333633700000612
将得到的转子位置观测值
Figure BDA00034333633700000613
输至2r/2s坐标变换模块10和2s/2r坐标变换模块15。将得到的转速观测值
Figure BDA00034333633700000614
反馈到转速输入端与ω比较后输入给转速环调节器模块7和基波重构模块17，经转速环调节器模块7调节后得到电流iq *。
2s/2r坐标变换模块15为
Figure BDA0003433363370000071
经2s/2r坐标变换模块15输出的电流id和iq，电流id与d轴电流给定参考值idref比较后输入到电流环调节器模块9，输出d轴电压
Figure BDA0003433363370000072
转速环调节器模块7输出的电流iq *与电流iq比较后输入到电流环调节器模块8，输出q轴电压
Figure BDA0003433363370000073
电压指令
Figure BDA0003433363370000074
和
Figure BDA0003433363370000075
经过2r/2s坐标变换模块10，得到两相静止坐标系下的电压指令uα和uβ。将电压指令uα和uβ输入到SVPWM模块11中，输出PWM驱动信号，再经过逆变器模块12驱动内置式永磁同步电机模块13。
本发明所述的无位置传感器控制系统，与传统转子位置观测器利用反电势直接观测转子位置和转速不一样的是，通过基波重构模块17提取反电势基波用于转子位置和转速观测，提高观测值精度。
基波重构模块17详细结构如图3所示，采用基波重构模块17重构反电势基波包括以下步骤：
将基于永磁同步电机模型，采用滑模观测器获得的永磁同步电机两相静止坐标下的α轴的等效反电动势信息
Figure BDA0003433363370000076
和β轴的等效反电动势信息
Figure BDA0003433363370000077
将速度观测值
Figure BDA0003433363370000078
反馈输入到基波重构模块17。
速度观测值
Figure BDA0003433363370000079
输入到余弦模块1得到余弦信号cos(ωt)，分别输入到余弦系数计算模块2和乘法器3。α轴的等效反电动势信息
Figure BDA00034333633700000710
输入到余弦系数计算模块2，由余弦系数计算模块2输出余弦系数a1，输入到乘法器3，乘法器3输出余弦项a1 cos(ωt)。
速度观测值
Figure BDA00034333633700000711
输入到正弦模块4得到正弦信号sin(ωt)，分别输入到正弦系数计算模块5和乘法器6。α轴的等效反电动势信息
Figure BDA00034333633700000712
输入到正弦系数计算模块5，由正弦系数计算模块5输出正弦系数b1，输入到乘法器6，乘法器6输出正弦项b1 sin(ωt)。
余弦系数和正弦系数计算由下式确定:
Figure BDA00034333633700000713
Figure BDA0003433363370000081
将余弦项a1 cos(ωt)和正弦项b1 sin(ωt)输入到加法器0，加法器0输出α轴的反电势基波分量
Figure BDA0003433363370000082
同理可得β轴的反电势基波分量
Figure BDA0003433363370000083
重构得到的α轴的反电势基波分量
Figure BDA0003433363370000084
和β轴的反电势基波分量
Figure BDA0003433363370000085
被用来估算电机转子位置观测值
Figure BDA0003433363370000086
和转速观测值
Figure BDA0003433363370000087
本发明中提及的所有角度均为电角度。
本发明旨在通过反电势基波重构模块17得到反电势基波分量，用来估算电机转子位置观测值和转速观测值，消除模型法得到的转子位置角和转速估计值中含有的波动误差问题，提高观测值精度同时保持较好的系统动态性能。
以下，对本实施方案在一台内置式永磁同步电机上进行仿真验证：
图4是当永磁同步电机控制系统采用传统滑模观测器，观测的反电势波形，从图中可以看出反电势畸变明显，谐波含量较高。
图5是当永磁同步电机控制系统采用反电势基波重构方法改进后的观测器，观测的反电势波形，从图中可以看出反电势基波波形正弦度很高，很平滑，谐波被有效抑制。
图6是当永磁同步电机控制系统采用传统滑模观测器，观测的转子位置角观测误差波形，从图中可以看出位置角波动误差较大。
图7是当永磁同步电机控制系统采用反电势基波重构方法改进的观测器，观测的转子位置角观测误差波形，从图中可以看出转子位置角观测误差波形变得平滑，波动误差较小。
从仿真结果对比可以看出当永磁同步电机控制系统采用传统的转子位置观测器，反电势估计值含有谐波，转子位置和转速波动误差较大，采用反电势基波重构方法改进的观测器得到反电势估计值中谐波得到有效抑制，转子位置估计误差中波动分量减小，波形变得平滑，仿真结果验证了本发明方法的有效性。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制系统，其特征在于，包括永磁同步电机(13)、3s/2s坐标变换模块(14)、2s/2r坐标变换模块(15)、2r/2s坐标变换模块(10)、滑模观测器模块(16)、基波重构模块(17)、锁相环模块(18)、转速环调节器模块(7)、第二电流环调节器模块(9)、第一电流环调节器模块(8)、SVPWM模块(11)以及逆变器模块(12)；
所述永磁同步电机(13)与所述3s/2s坐标变换模块(14)连接，所述3s/2s坐标变换模块(14)输出端分别与所述滑模观测器模块(16)、2s/2r坐标变换模块(15)输入端连接，所述滑模观测器模块(16)输出端与所述基波重构模块(17)连接，所述基波重构模块(17)输出端与所述锁相环模块(18)输入端连接，所述锁相环模块(18)的转速观测值输出端与所述基波重构模块(17)输入端连接，所述锁相环模块(18)的转速观测值输出端还与所述转速环调节器模块(7)输入端连接，所述锁相环模块(18)的转子位置观测值输出端与所述2s/2r坐标变换模块(15)、2r/2s坐标变换模块(10)连接；
所述2s/2r坐标变换模块(15)输出端、所述转速环调节器模块(7)输出端均与第一电流环调节器模块(8)输入端连接，所述2s/2r坐标变换模块(15)输出端还与所述第二电流环调节器模块(9)输入端连接，所述第二电流环调节器模块(9)、第一电流环调节器模块(8)输出端与所述2r/2s坐标变换模块(10)连接，所述2r/2s坐标变换模块(10)输出端均与SVPWM模块(11)、滑模观测器模块(16)连接，所述SVPWM模块(11)的控制输出端与所述逆变器模块(12)连接，所述逆变器模块(12)驱动所述永磁同步电机(13)。
2.根据权利要求1所述的消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制系统，其特征在于，所述基波重构模块(17)包括余弦模块(1)、余弦系数计算模块(2)、第一乘法器(3)、正弦模块(4)、正弦系数计算模块(5)、第二乘法器(6)以及加法器(0)，所述余弦模块(1)输出端分别与所述余弦系数计算模块(2)、第一乘法器(3)输入端连接，所述余弦系数计算模块(2)输出端与所述第一乘法器(3)输入端连接；所述正弦模块(4)输出端分别与所述正弦系数计算模块(5)、第二乘法器(6)输入端连接，所述正弦系数计算模块(5)输出端与所述第二乘法器(6)输入端连接；所述第一乘法器(3)与所述第二乘法器(6)输出端均与所述加法器(0)输入端连接，所述加法器(0)输出端即为所述基波重构模块(17)的输出端。
3.一种消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：基于永磁同步电机模型，采用滑模观测器模块获得永磁同步电机两相静止坐标下的α轴的等效反电势观测值
Figure FDA0003433363360000021
和β轴的等效反电势观测值
Figure FDA0003433363360000022
步骤2：将α轴的等效反电势观测值
Figure FDA0003433363360000023
和β轴的等效反电势观测值
Figure FDA0003433363360000024
输入至基波重构模块，并将角频率观测值
Figure FDA0003433363360000025
反馈至基波重构模块中，基波重构模块输出α轴等效反电势基波观测值
Figure FDA0003433363360000026
β轴等效反电势基波观测值
Figure FDA0003433363360000027
步骤3：α轴等效反电势基波观测值
Figure FDA0003433363360000028
β轴等效反电势基波观测值
Figure FDA0003433363360000029
输入到锁相环模块，估算出转子位置观测值
Figure FDA00034333633600000210
和转速观测值
Figure FDA00034333633600000211
步骤4：将转子位置观测值
Figure FDA00034333633600000212
分别输至2r/2s坐标变换模块和2s/2r坐标变换模块，并且将得到的转速观测值
Figure FDA00034333633600000213
反馈到转速输入端与ω比较后输入给转速环调节器模块和基波重构模块，经转速环调节器模块调节后得到电流iq *；
步骤5：经2s/2r坐标变换模块15输出的电流id和iq，电流id与d轴电流给定参考值idref比较后输入到第二电流环调节器模块，输出d轴电压
Figure FDA00034333633600000214
转速环调节器模块输出的电流iq *与电流iq比较后输入到电流环调节器模块8，输出q轴电压
Figure FDA00034333633600000215
步骤6：电压指令
Figure FDA00034333633600000216
和
Figure FDA00034333633600000217
经过2r/2s坐标变换模块，得到两相静止坐标系下的电压指令uα和uβ，将电压指令uα和uβ输入到SVPWM模块中，输出PWM驱动信号，再经过逆变器模块驱动内置式永磁同步电机。
4.根据权利要求3所述的消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述步骤1中获取α轴的等效反电势观测值
Figure FDA00034333633600000218
和β轴的等效反电势观测值
Figure FDA00034333633600000219
的具体方法为：
步骤1.1：采集内置式永磁同步电机13的定子电流指令ia,ib和ic，经过3s/2s坐标变换模块，得到两相静止坐标系下的电流指令iα和iβ；
步骤1.2：将电流指令iα和iβ输入到滑模观测器模块中，同时将2r/2s坐标变换模块输出的电压指令uα和uβ输入到滑模观测器模块中，滑模观测器模块输出反电势观测值
Figure FDA00034333633600000220
和
Figure FDA00034333633600000221
5.根据权利要求3所述的消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，所述步骤2中基波重构模块输出α轴等效反电势基波观测值
Figure FDA0003433363360000031
β轴等效反电势基波观测值
Figure FDA0003433363360000032
的具体方法为：
步骤2.1：将速度观测值
Figure FDA0003433363360000033
输入到余弦模块得到余弦信号cos(ωt)，分别输入到余弦系数计算模块和乘法器，α轴的等效反电动势信息
Figure FDA0003433363360000034
输入到余弦系数计算模块，由余弦系数计算模块输出余弦系数a1，输入到第一乘法器，第一乘法器输出余弦项a1cos(ωt)；
步骤2.2：速度观测值
Figure FDA0003433363360000035
输入到正弦模块得到正弦信号sin(ωt)，分别输入到正弦系数计算模块和乘法器，α轴的等效反电动势信息
Figure FDA0003433363360000036
输入到正弦系数计算模块，由正弦系数计算模块输出正弦系数b1，输入到第二乘法器，第二乘法器输出正弦项b1sin(ωt)；
步骤2.3：将余弦项a1cos(ωt)和正弦项b1sin(ωt)输入到加法器，加法器输出α轴的反电势基波分量
Figure FDA0003433363360000037
步骤2.4：利用同样的方法输出β轴的反电势基波分量
Figure FDA0003433363360000038
6.根据权利要求5所述的消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于，步骤2.1与步骤2.2中余弦系数计算模块和正弦系数计算模块的计算方式为:
Figure FDA0003433363360000039
Figure FDA00034333633600000310
7.一种控制装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求3-6任一项所述的消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法。
CN202111604858.5A 2021-12-24 2021-12-24 一种消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法、系统及装置 Active CN114362622B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111604858.5A CN114362622B (zh) 2021-12-24 2021-12-24 一种消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法、系统及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111604858.5A CN114362622B (zh) 2021-12-24 2021-12-24 一种消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法、系统及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114362622A true CN114362622A (zh) 2022-04-15
CN114362622B CN114362622B (zh) 2023-12-01

Family

ID=81100649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111604858.5A Active CN114362622B (zh) 2021-12-24 2021-12-24 一种消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法、系统及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114362622B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117411369A (zh) * 2023-06-29 2024-01-16 淮阴工学院 一种扩张状态观测器的电机无位置传感器控制系统和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011229361A (ja) * 2010-03-31 2011-11-10 Daihen Corp 位相検出装置
CN110048655A (zh) * 2019-04-08 2019-07-23 江苏大学 反电势基波提取的永磁同步电机无位置传感器控制系统
CN112600477A (zh) * 2020-12-09 2021-04-02 青岛大学 多极电机转子绝对位置无传感器控制方法
CN113644848A (zh) * 2021-07-13 2021-11-12 江苏大学 一种基于分段阈值的永磁同步电机无位置传感器控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011229361A (ja) * 2010-03-31 2011-11-10 Daihen Corp 位相検出装置
CN110048655A (zh) * 2019-04-08 2019-07-23 江苏大学 反电势基波提取的永磁同步电机无位置传感器控制系统
CN112600477A (zh) * 2020-12-09 2021-04-02 青岛大学 多极电机转子绝对位置无传感器控制方法
CN113644848A (zh) * 2021-07-13 2021-11-12 江苏大学 一种基于分段阈值的永磁同步电机无位置传感器控制方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117411369A (zh) * 2023-06-29 2024-01-16 淮阴工学院 一种扩张状态观测器的电机无位置传感器控制系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114362622B (zh) 2023-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110048655B (zh) 反电势基波提取的永磁同步电机无位置传感器控制系统
CN110429886B (zh) 一种永磁同步电机低速域转子位置辨识方法
Song et al. A novel sensorless rotor position detection method for high-speed surface PM motors in a wide speed range
CN103560738B (zh) 一种抑制位置脉动观测误差的永磁同步电机转子位置观测系统及其观测方法
CN103199779B (zh) 基于自适应滤波的内置式永磁同步电机转子位置观测装置及观测方法
CN107508521B (zh) 一种永磁同步电机的无速度传感器控制方法和系统
CN110071674B (zh) 一种无位置传感器永磁同步电机最大转矩电流比控制方法
CN108306569A (zh) 基于广义积分器的永磁同步电机无速度控制方法及系统
CN108847795A (zh) 一种永磁同步电机无位置传感器的控制方法
CN105227010A (zh) 一种永磁同步电机无位置传感器位置观测误差谐波脉冲消除方法
CN116232154B (zh) 基于复矢量离散滤波器的电机参数估计及控制方法和系统
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
CN109150052B (zh) 一种考虑数字控制延迟的随机正弦注入永磁电机转子位置观测器的高频噪音抑制方法
CN115173774B (zh) 一种永磁同步电机无位置传感器控制方法及系统
CN115765563A (zh) 一种表贴式永磁同步电机转子位置及转速信息检测方法
CN112910352A (zh) 电机旋变初始转子位置标定方法、装置、电子设备及介质
CN113489409B (zh) 基于旋转综合矢量的永磁电机高频注入位置估计方法
CN114744925B (zh) 永磁同步电机无位置传感器全速域转子位置测量方法
CN114362622B (zh) 一种消除观测值波动误差的永磁同步电机无位置传感器控制方法、系统及装置
CN112803855B (zh) 一种高精度电机转子位置检测装置及方法
CN112054734A (zh) 永磁同步电机的低速无速度传感器mtpa控制方法及系统
Li et al. High-frequency signal injection using extend state observer for position sensorless PMSM drives
Chattopadhyay et al. Simulation Modeling of BLDC motor drive and harmonic analysis of stator current, rotor speed and acceleration using Discrete Wavelet Transform Technique
CN114553085A (zh) 一种人工心脏泵用电机无传感器控制方法
Liu et al. Sensorless control of Synchronous Reluctance Motor based on High Frequency Square Wave Injection

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
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20220415

Assignee: Shanghai Yanqiao Information Technology Co.,Ltd.

Assignor: HUAIYIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980051141

Denomination of invention: A sensorless control method, system, and device for permanent magnet synchronous motors to eliminate observation value fluctuation errors

Granted publication date: 20231201

License type: Common License

Record date: 20231211

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240403

Address after: 230000 Room 203, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province

Patentee after: Hefei Jiuzhou Longteng scientific and technological achievement transformation Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 223400 8th floor, Anton building, 10 Haian Road, Lianshui, Huaian, Jiangsu

Patentee before: HUAIYIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Country or region before: China