WO2020016002A1 - Method for estimating the speed and position of a rotor of a wound-rotor synchronous machine - Google Patents

Method for estimating the speed and position of a rotor of a wound-rotor synchronous machine Download PDF

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WO2020016002A1
WO2020016002A1 PCT/EP2019/067754 EP2019067754W WO2020016002A1 WO 2020016002 A1 WO2020016002 A1 WO 2020016002A1 EP 2019067754 W EP2019067754 W EP 2019067754W WO 2020016002 A1 WO2020016002 A1 WO 2020016002A1
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WO
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rotor
estimating
phase
speed
currents
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PCT/EP2019/067754
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Mohamad KOTEICH
Amir MESSALI
Malek Ghanes
Original Assignee
Renault S.A.S
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Publication date
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    • 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
    • H02P6/183Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using an injected high frequency signal
    • 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
    • H02P21/24Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H02P21/28Stator flux based control

Definitions

  • the invention relates to the field of synchronous electric machines with wound rotor.
  • the invention relates to a method for determining the position and the speed of the rotor of a synchronous electric machine with a wound rotor.
  • MSRB synchronous electric machine with a wound rotor
  • a well-known solution of the prior art consists in installing one or more mechanical position and speed sensors on the mechanical shaft of the machine.
  • control methods without a mechanical sensor have been developed to ensure the same or better quality control than that of control with a mechanical sensor.
  • these sensorless control methods use methods of estimating the mechanical position / speed, also called software sensors, in a closed loop, based solely on the measurement of the currents.
  • a method for estimating the speed and the position of a rotor of a synchronous electric machine with a wound rotor powered by a three-phase inverter comprising:
  • a step of demodulating the currents transformed by the second transformation step comprising a high-pass or band-pass filtering, and making it possible to determine an estimation error signal
  • a step of separating the high frequency component from the low frequency component of the measured currents said separation step being independent of a low-pass filtering and allowing the determination of the sign of the error of estimation of the rotor position; the method further comprising a second step-by-step estimation of the position, the speed and the rotor acceleration, with gain parameters decoupled from each other, as a function of the sign of the error of estimate obtained.
  • the demodulation step comprises a high-pass filtering of said currents.
  • demodulation is relatively simple and robust and does not generate any delay in the estimate obtained relative to the rotor position.
  • the step of estimating the phase shift comprises low-frequency filtering.
  • the estimation of the phase shift is relatively simple and efficient.
  • the step of estimating the phase shift comprises a phase locked loop.
  • the estimate of the phase shift is controlled relatively robustly.
  • the step of separating the high frequency component from the low frequency component of the measured currents comprises the calculation of an error signal for estimating the rotor position defined by the equation:
  • l cn is the amplitude of the negative component of the stator current
  • w e the pulsation of the injected high-frequency signal
  • 4> comp the estimated phase shift
  • Q - Q the rotor position error
  • the second part includes the implementation of at least one low-pass filter.
  • the low-pass filter makes it possible to limit the phenomena of chattering of the sign function of the rotor position error.
  • said low-pass filter is of order 4.
  • such a filter does not generate any undesirable effect, such as a phase shift, for the estimation of the speed of the position and of the acceleration of the rotor.
  • the invention also relates to a device for estimating the speed and the position of a rotor comprising means for implementing a method as described above.
  • the invention also relates to an electrical assembly comprising a synchronous electrical machine with a wound rotor, and an estimation device as described above.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising an electrical assembly as described above.
  • FIG. 1 is a schematic view of a control assembly of an electric machine according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic view of an estimation method according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a representation of a step of estimating the phase shift of the stator currents of the method according to the embodiment of Figure 2;
  • FIG. 4 is a representation of a high-frequency / low-frequency separation step, independent of a low-pass filter of the method according to the embodiment of Figure 2;
  • FIG. 5 is a view of the second estimation part of the method according to the embodiment of Figure 2;
  • FIG. 6 is a representation of the geometric transformations of the currents with respect to a rotor reference frame
  • a control assembly of an electric machine for example here an electric motor vehicle 1, comprises a torque setpoint device 2, for example an accelerator pedal 2, for requiring torque from the electric machine.
  • the torque setpoint resulting from the torque setpoint device 2 is then processed by a current regulator 3, then by an inverter 4, in order to provide a control current adapted to the electric machine 5, here a synchronous electric machine with wound rotor. 5.
  • the method 6 for estimating the speed and the position of the rotor 50 of a synchronous machine with a wound rotor comprises a step 10 of measuring the three-phase currents, and two parts of the method: a first part 100 of signal processing and demodulation and a second part 200 for estimating the position and the speed as a function of the results of the first part.
  • the method implements a step 10 of measuring the three-phase currents i a , i b , i c at the input of the synchronous machine with wound rotor.
  • This step is however not necessarily carried out before the first part 100 of the process, it can also be carried out during the first part 100 of the process, for example before it is necessary to call on the values of three-phase currents measured i a , i b , i c .
  • This equation (1) describes the measurement of three-phase currents i a , i b , i c according to a three-phase-two-phase static transformation 13 in a frame ab, here a Concordia transform.
  • L d and L q are the inductances of the axes d and q of the rotating two-phase frame dq, which is the Park frame
  • vf and i * represent the three-phase voltages and currents of the machine, respectively seen on the stator and y
  • the angular phase shift is shown in particular in a rotor reference 50 with reference to FIG. 6.
  • the drawing technique makes it possible to inject a high frequency voltage (HF) into the estimated two-phase frame (d, q):
  • V c is the amplitude of the HF voltage injected
  • o c is the pulsation of the HF voltage injected.
  • a demodulation step 101 of the resulting signal is implemented after the injection of the high-frequency voltage.
  • a high-pass filter abbreviated as HPF from the English High-Pass Filter, or according to an alternative, a band-pass filter, abbreviated as SFF from the English Single-Frequency Filtering, is used to filter the current.
  • i TM in the phase shifted frame so as to remove the fundamental component.
  • the difference i TM HF - i TM HF is used to extract the position estimation error signal (q - Q).
  • the extraction 101 of the position estimation error signal (q - Q) corresponding to the demodulation 101 of the signal. [sin (2 (0 - q))] cos (ü) c t) (7)
  • the estimation error signal e is formalized according to equation (7), but the angular error q - Q between the position of the rotor and the estimated position of the rotor is a function of this estimation error signal e . Also, by the analysis of the estimation error signal e it will be possible, as described below, to deduce the sign of the position error Q - Q as a function of the sign of the estimation error signal e . The sign of the position error q - Q making it possible to determine in the second part of the process the estimate of the position, the speed and the rotor acceleration.
  • HPF high-pass filter
  • SFF single-Frequency Filtering
  • the objective of the phase shift estimation is to reconstruct the signal of the high frequency carrier cos (ü) c t + $ CO mp) to obtain the square of this component, square of the carrier (high frequency) [cos (ü) c t + is an unknown quantity.
  • the error of estimation of the phase shift is sent to stages of tracking and optimization of error (PLL), with reference to Figure 7 to make converge f ⁇ réelle to F aoihr ⁇
  • a step 103 of separating the high frequency component from the low frequency is implemented, making it possible to avoid the use of low-pass filter (LPF).
  • LPF low-pass filter
  • This estimation error according to equation (15) is then injected as information into a set of tracking steps 200 according to the invention, step by step and with convergence in finite time.
  • This set of steps 200 corresponds to the second part 200 of the method according to the invention, which aims to estimate the position, the speed and the acceleration of electric AC machines.
  • an estimator also called observer, robust and step-by-step, as shown in FIG. 4 is put implemented to converge the states of position, speed and acceleration one by one, independently of the other states. This makes it possible to adjust the convergence of these states in finite time, each state being taken separately.
  • TZ represents the Transform in Z which transforms the time function o (t) into the discrete function s (z).
  • the function f (z) is introduced so as to detect the phenomenon of browsing, since only the sign of the estimation error is available as information for the observer; the rotor position is not available for measurement.
  • LPF low-pass filters
  • Equations (33), (34) and (35) define the error in estimating the position, speed and acceleration between equations (30) - (31) - (32) and the observer (21 ) - (22) - (23)
  • K q Max (
  • K w Max (
  • the method according to the invention ensures the convergence of the error of estimation error of the position, the speed and the acceleration (36) - (37) - (38) to zero in finite time.

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

Abstract

The invention relates to a method for estimating the speed and position of a rotor (50) of a wound-rotor synchronous machine (50) powered by a three-phase electric power network, comprising: - a step of injecting, into the three-phase electrical network, a high-frequency voltage signal; - a step (101) of demodulating the currents transformed by the second transformation step (101), comprising high-pass or band-pass filtering, and for determining an estimation error signal (ϵ); - a step of estimating (102) the phase shift (ϕcomp) produced by the rotor acceleration and by the high-pass or band-pass filtering of the demodulation step (101) to refine the estimation error signal (ε) determined during the demodulation step (101); a step (103) of separating the high-frequency component from the low frequency of the measured currents; the method further comprising a second part (12) for gradually estimating the position, speed and acceleration of the rotor, with gain parameters decoupled from each other, according to the sign of the obtained estimation error.

Description

Procédé d’estimation de la vitesse et de la position d’un rotor d’une machine synchrone à rotor bobiné  Method for estimating the speed and position of a rotor of a synchronous machine with a wound rotor
L’invention se rapport au domaine des machines électriques synchrones à rotor bobiné. The invention relates to the field of synchronous electric machines with wound rotor.
Plus particulièrement, l’invention concerne un procédé de détermination de la position et de la vitesse du rotor d’une machine électrique synchrone à rotor bobiné.  More particularly, the invention relates to a method for determining the position and the speed of the rotor of a synchronous electric machine with a wound rotor.
Pour contrôler une machine électrique synchrone à rotor bobiné (abrégé en MSRB), il est généralement nécessaire de connaître la position et la vitesse du rotor.  To control a synchronous electric machine with a wound rotor (abbreviated as MSRB), it is generally necessary to know the position and the speed of the rotor.
Une solution bien connue de l’art antérieur consiste à installer sur l’arbre mécanique de la machine un ou plusieurs capteurs mécaniques de position et de vitesse.  A well-known solution of the prior art consists in installing one or more mechanical position and speed sensors on the mechanical shaft of the machine.
Cependant, ces capteurs mécaniques sont coûteux, encombrants, sensibles à l’environnement (température, bruits, oscillations mécaniques, compatibilité électromagnétique, etc.) et réduisent la fiabilité du système.  However, these mechanical sensors are expensive, bulky, sensitive to the environment (temperature, noise, mechanical oscillations, electromagnetic compatibility, etc.) and reduce the reliability of the system.
Aussi, pour éviter d’utiliser des capteurs mécaniques, des procédés de contrôle sans capteur mécanique ont été développés pour assurer un contrôle de qualité identique, voire meilleur, que celui du contrôle avec capteur mécanique.  Also, to avoid using mechanical sensors, control methods without a mechanical sensor have been developed to ensure the same or better quality control than that of control with a mechanical sensor.
Habituellement, ces procédés de contrôle sans capteur utilisent des procédés d’estimation de la position/vitesse mécanique, aussi appelés capteurs logiciels, en boucle fermée, se basant sur la seule mesure des courants.  Usually, these sensorless control methods use methods of estimating the mechanical position / speed, also called software sensors, in a closed loop, based solely on the measurement of the currents.
On connaît aussi des procédés d’estimation de la position/vitesse du rotor par injection de signaux haute fréquence, tel que décrit dans le document US2004070360 A1 , qui a pour effet de permettre une détection moins dépendante des paramètres de la machine.  There are also known methods for estimating the position / speed of the rotor by injecting high frequency signals, as described in document US2004070360 A1, which has the effect of allowing detection that is less dependent on the parameters of the machine.
Cependant ces procédés restent tout de même dépendants des paramètres des machines électriques, et plus particulièrement pour les MSRB, des inductances statoriques vues par le rotor. De plus ces techniques reposent sur la connaissance des caractéristiques de signal injecté, telles que l’amplitude et la fréquence. Aussi, il existe le besoin d’un procédé d’estimation de la position/vitesse plus fiable et moins dépendant des paramètres de la machine électrique synchrone à rotor bobiné. However, these methods all the same remain dependent on the parameters of the electrical machines, and more particularly for the MSRBs, of the stator inductances seen by the rotor. In addition, these techniques are based on knowledge of the characteristics of the signal injected, such as amplitude and frequency. Also, there is the need for a method of estimating the position / speed more reliable and less dependent on the parameters of the synchronous electric machine with wound rotor.
A cet effet, on propose un procédé d’estimation de la vitesse et de la position d’un rotor d’une machine électrique synchrone à rotor bobiné alimenté par un onduleur triphasé, comprenant :  To this end, a method for estimating the speed and the position of a rotor of a synchronous electric machine with a wound rotor powered by a three-phase inverter is proposed, comprising:
- une étape de mesure des courants triphasés en entrée de la machine synchrone à rotor bobiné ;  - a step of measuring three-phase currents at the input of the synchronous machine with a wound rotor;
- une étape de transformation des courants triphasés mesurés dans un repère diphasé ;  - a step of transforming the three-phase currents measured in a two-phase frame;
- une première partie comprenant :  - a first part including:
- une étape d’injection d’un signal de tension haute-fréquence en entrée de la machine ;  - a step of injecting a high-frequency voltage signal at the input of the machine;
caractérisé en ce que la première partie comprend en outre la détermination d’une valeur d’erreur de position du rotor comportant : characterized in that the first part further comprises determining a rotor position error value comprising:
- une deuxième étape de transformation des courants mesurés transformés dans un repère diphasé par une rotation de TT/4 radians ;  - a second step of transforming the measured currents transformed into a two-phase frame by a rotation of TT / 4 radians;
- une étape de démodulation des courants transformés par la deuxième étape de transformation comprenant un filtrage passe-haut ou passe-bande, et permettant de déterminer un signal d’erreur d’estimation ;  a step of demodulating the currents transformed by the second transformation step comprising a high-pass or band-pass filtering, and making it possible to determine an estimation error signal;
- une étape d’estimation du déphasage produit par l’accélération rotorique et par le filtrage passe-haut ou passe-bande de l’étape de démodulation pour affiner le signal d’erreur d’estimation déterminé lors de l’étape de démodulation;  a step for estimating the phase shift produced by the rotor acceleration and by the high-pass or band-pass filtering of the demodulation step to refine the estimation error signal determined during the demodulation step;
- une étape de séparation de la composante haute fréquence de la composante basse fréquence des courants mesurés ; ladite étape de séparation étant indépendante d’un filtrage passe-bas et permettant la détermination du signe de l’erreur d’estimation de la position rotorique ; le procédé comprenant en outre une deuxième partie d’estimation pas-à-pas de la position, de la vitesse et de l’accélération rotorique, à paramètres de gains découplés les uns des autres, en fonction du signe de l’erreur d’estimation obtenue.  a step of separating the high frequency component from the low frequency component of the measured currents; said separation step being independent of a low-pass filtering and allowing the determination of the sign of the error of estimation of the rotor position; the method further comprising a second step-by-step estimation of the position, the speed and the rotor acceleration, with gain parameters decoupled from each other, as a function of the sign of the error of estimate obtained.
Ainsi, on peut obtenir une estimation relativement simple et robuste de la position, de la vitesse et de l’accélération du rotor bobiné, en fonction du seul signe de l’erreur d’estimation obtenue, lequel est défini en fonction d’un signal d’erreur calculé à partir de l’injection d’une tension haute fréquence. Ceci permet en particulier d’obtenir des valeurs d’estimation de la position, de la vitesse et de l’accélération du rotor indépendantes les unes des autres, et plus particulièrement calibrées par des gains indépendants les uns des autres. Thus, a relatively simple and robust estimate of the position, speed and acceleration of the wound rotor can be obtained, depending on the single sign of the estimation error obtained, which is defined as a function of an error signal calculated from the injection of a high frequency voltage. This makes it possible in particular to obtain values for estimating the position, the speed and the acceleration of the rotor independent of each other, and more particularly calibrated by gains independent of each other.
Avantageusement et de manière non limitative, l’étape de démodulation comprend un filtrage passe-haut desdits courants. Ainsi, la démodulation est relativement simple et robuste et ne génère pas de retard sur l’estimation obtenue par rapport à la position rotorique.  Advantageously and in a nonlimiting manner, the demodulation step comprises a high-pass filtering of said currents. Thus, demodulation is relatively simple and robust and does not generate any delay in the estimate obtained relative to the rotor position.
Avantageusement et de manière non limitative, l’étape d’estimation du déphasage comprend un filtrage basse-fréquence. Ainsi l’estimation du déphasage est relativement simple et performante.  Advantageously and without limitation, the step of estimating the phase shift comprises low-frequency filtering. Thus the estimation of the phase shift is relatively simple and efficient.
Avantageusement et de manière non limitative, l’étape d’estimation du déphasage comprend une boucle à verrouillage de phase. Ainsi l’estimation du déphasage est asservie de manière relativement robuste.  Advantageously and in a nonlimiting manner, the step of estimating the phase shift comprises a phase locked loop. Thus the estimate of the phase shift is controlled relatively robustly.
Avantageusement et de manière non limitative, l’étape de séparation de la composante haute fréquence de la composante basse fréquence des courants mesurés comprend le calcul d’un signal d’erreur d’estimation de la position rotorique définit par l’équation :
Figure imgf000005_0001
Advantageously and in a nonlimiting manner, the step of separating the high frequency component from the low frequency component of the measured currents comprises the calculation of an error signal for estimating the rotor position defined by the equation:
Figure imgf000005_0001
dans laquelle lcn est l’amplitude de la composante négative du courant statorique, we la pulsation du signal haute-fréquence injecté, 4>comp le déphasage estimé, et Q - Q l’erreur de position rotorique. in which l cn is the amplitude of the negative component of the stator current, w e the pulsation of the injected high-frequency signal, 4> comp the estimated phase shift, and Q - Q the rotor position error.
Ainsi, on peut déterminer simplement le signe de l’erreur de position rotorique à partir du signal d’erreur d’estimation, ce qui permet ensuite de mettre en œuvre la deuxième partie du procédé pour obtenir une estimation simple et robuste de la vitesse, de la position et de l’accélération du rotor.  Thus, we can simply determine the sign of the rotor position error from the estimation error signal, which then makes it possible to implement the second part of the method to obtain a simple and robust estimate of the speed, the position and acceleration of the rotor.
Avantageusement et de manière non limitative la deuxième partie comprend la mise en œuvre d’au moins un filtre passe-bas. Le filtre passe-bas permet de limiter les phénomènes de broutements de la fonction signe de l’erreur de position du rotor. En particulier, ledit filtre passe-bas est d’ordre 4. Ainsi, un tel filtre ne génère aucun effet indésirable, tel qu’un déphasage, pour l’estimation de la vitesse de la position et de l’accélération du rotor. Advantageously and without limitation, the second part includes the implementation of at least one low-pass filter. The low-pass filter makes it possible to limit the phenomena of chattering of the sign function of the rotor position error. In particular, said low-pass filter is of order 4. Thus, such a filter does not generate any undesirable effect, such as a phase shift, for the estimation of the speed of the position and of the acceleration of the rotor.
L’invention concerne aussi un dispositif d’estimation de la vitesse et de la position d’un rotor comprenant des moyens pour mettre en œuvre un procédé tel que décrit précédemment.  The invention also relates to a device for estimating the speed and the position of a rotor comprising means for implementing a method as described above.
L’invention concerne aussi un ensemble électrique comprenant une machine électrique synchrone à rotor bobiné, et un dispositif d’estimation tel que décrit précédemment.  The invention also relates to an electrical assembly comprising a synchronous electrical machine with a wound rotor, and an estimation device as described above.
L’invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant un ensemble électrique tel que décrit précédemment.  The invention also relates to a motor vehicle comprising an electrical assembly as described above.
D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :  Other particularities and advantages of the invention will emerge on reading the description given below of a particular embodiment of the invention, given by way of indication but not limitation, with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 est une vue schématique d’un ensemble de commande d’une machine électrique selon un mode de réalisation de l’invention ;  - Figure 1 is a schematic view of a control assembly of an electric machine according to an embodiment of the invention;
- la figure 2 est une vue schématique d’un procédé d’estimation selon un mode de réalisation de l’invention ;  - Figure 2 is a schematic view of an estimation method according to an embodiment of the invention;
- la figure 3 est une représentation d’une étape d’estimation du déphasage des courants statoriques du procédé selon le mode de réalisation de la figure 2;  - Figure 3 is a representation of a step of estimating the phase shift of the stator currents of the method according to the embodiment of Figure 2;
- la figure 4 est une représentation d’une étape de séparation haute- fréquence / basse fréquence, indépendante d’une filtre passe-bas du procédé selon le mode de réalisation de la figure 2;  - Figure 4 is a representation of a high-frequency / low-frequency separation step, independent of a low-pass filter of the method according to the embodiment of Figure 2;
- la figure 5 est une vue de la deuxième partie d’estimation du procédé selon le mode de réalisation de la figure 2 ; et  - Figure 5 is a view of the second estimation part of the method according to the embodiment of Figure 2; and
- la figure 6 est une représentation des transformations géométriques des courants par rapport à un repère rotorique,  FIG. 6 is a representation of the geometric transformations of the currents with respect to a rotor reference frame,
- et la figure 7 est une représentation de l’algorithme de poursuite selon l’équation (12).  - and Figure 7 is a representation of the tracking algorithm according to equation (12).
En référence à la figure 1 , un ensemble de commande d’une machine électrique 1 , par exemple ici un véhicule automobile électrique 1 , comprend un dispositif de consigne de couple 2, par exemple une pédale d’accélérateur 2, pour requérir un couple à la machine électrique. Referring to Figure 1, a control assembly of an electric machine 1, for example here an electric motor vehicle 1, comprises a torque setpoint device 2, for example an accelerator pedal 2, for requiring torque from the electric machine.
La consigne de couple résultat du dispositif de consigne de couple 2 est ensuite traitée par un régulateur 3 de courant, puis par un onduleur 4, afin de fournir un courant de commande adapté à la machine électrique 5, ici une machine électrique synchrone à rotor bobiné 5.  The torque setpoint resulting from the torque setpoint device 2 is then processed by a current regulator 3, then by an inverter 4, in order to provide a control current adapted to the electric machine 5, here a synchronous electric machine with wound rotor. 5.
Afin de permettre une commande performante de la machine, il est nécessaire de connaître la position de son rotor, autrement dit sa position angulaire par rapport au stator, sa vitesse, et avantageusement son accélération. A cet effet on met en œuvre un procédé d’estimation 6.  In order to allow efficient control of the machine, it is necessary to know the position of its rotor, in other words its angular position relative to the stator, its speed, and advantageously its acceleration. To this end, an estimation process 6 is implemented.
Les figures 2 à 6 se rapportant à un même mode de réalisation du procédé d’estimation selon l’invention, elles seront commentées simultanément.  Figures 2 to 6 relate to the same embodiment of the estimation method according to the invention, they will be commented on simultaneously.
Le procédé d’estimation 6 de la vitesse et de la position du rotor 50 d’une machine synchrone à rotor bobiné comprend une étape de mesure 10 des courants triphasés, et deux parties de procédé : une première partie 100 de traitement du signal et de démodulation et une deuxième partie 200 d’estimation de la position et de la vitesse en fonction des résultats de la première partie.  The method 6 for estimating the speed and the position of the rotor 50 of a synchronous machine with a wound rotor comprises a step 10 of measuring the three-phase currents, and two parts of the method: a first part 100 of signal processing and demodulation and a second part 200 for estimating the position and the speed as a function of the results of the first part.
Tout d’abord le procédé met en œuvre une étape de mesure 10 des courants triphasés ia, ib, ic en entrée de la machine synchrone à rotor bobiné. Cette étape n’est cependant pas obligatoirement réalisée avant la première partie 100 du procédé, elle peut aussi être réalisée pendant la première partie 100 du procédé, par exemple avant qu’il ne soit nécessaire de faire appel aux valeurs de courants triphasés mesurés ia, ib, ic. First of all, the method implements a step 10 of measuring the three-phase currents i a , i b , i c at the input of the synchronous machine with wound rotor. This step is however not necessarily carried out before the first part 100 of the process, it can also be carried out during the first part 100 of the process, for example before it is necessary to call on the values of three-phase currents measured i a , i b , i c .
Ensuite on procède à une transformation des courants triphasés mesurés ia, ib, ic dans un repère diphasé ab. Then we proceed to a transformation of the three-phase currents measured i a , i b , i c in a two-phase frame ab.
A cet effet on applique une transformation dans le repère rotorique 50, tel que représenté en figure 6. Aussi, à partir des courant triphasées mesurés ia, iaŒ) To this end, a transformation is applied in the rotor reference frame 50, as shown in FIG. 6. Also, from the three-phase currents measured i a , i a Œ)
ib, ic, nous déduisons le système de courants diphasés . mesurés par lB VK) i b , i c , we deduce the two-phase current system. measured by lB V K )
application de l’équation suivante :
Figure imgf000007_0001
Cette équation (1 ) décrit la mesure des courant triphasés ia, ib, ic selon une transformation 13 triphasé-diphasé statique dans un repère ab, ici une transformée de Concordia.
application of the following equation:
Figure imgf000007_0001
This equation (1) describes the measurement of three-phase currents i a , i b , i c according to a three-phase-two-phase static transformation 13 in a frame ab, here a Concordia transform.
Afin de modéliser le comportement haute fréquence des machines synchrones, on applique ensuite un modèle basé sur les deux équations suivantes :  In order to model the high frequency behavior of synchronous machines, we then apply a model based on the following two equations:
dvjjs dvjj s
- Un modèle tension-flux : vf  - A voltage-flux model: vf
- «— dt = ( '1 )  - "- dt = ('1)
- Un Modèle courant-flux :- A current-flow model:
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001
Dans lesquelles L0 = Ld Lq et L0 = Ld 2 Lq sont respectivement les inductances moyenne et différentielle de la machine, Ld et Lq sont les inductances des axes d et q du repère diphasé tournant d-q, qui est le repère de Park, vf et i* représentent les tensions et courants triphasés de la machine, respectivement vu au stator et y| est le flux magnétique statorique de la machine), In which L 0 = Ld Lq and L 0 = Ld 2 Lq are respectively the mean and differential inductances of the machine, L d and L q are the inductances of the axes d and q of the rotating two-phase frame dq, which is the Park frame , vf and i * represent the three-phase voltages and currents of the machine, respectively seen on the stator and y | is the stator magnetic flux of the machine),
Pour estimer la position, la vitesse et l’accélération des machines à courant alternatif, on met en œuvre une technique dite technique puisante avec un décalage de
Figure imgf000008_0002
sur la mesure du courant dans le repère diphasé estimé
To estimate the position, speed and acceleration of AC machines, we use a technique called pulsing technique with an offset of
Figure imgf000008_0002
on the measurement of the current in the estimated two-phase frame
(d/q) , (Le repère estimé représentant le repère du Park estimé). Aussi le repère d’axes dm et qm est décalé du repère d’axes d’injection d et q de
Figure imgf000008_0003
.
(d / q), (The estimated benchmark representing the benchmark of the estimated Park). Also the axis coordinate system dm and qm is offset from the injection axis coordinate system d and q by
Figure imgf000008_0003
.
On injecte une tension haute fréquence sur l’axe (d/q ) et on mesure le courant sur l’axe dm et qm  We inject a high frequency voltage on the axis (d / q) and we measure the current on the axis dm and qm
Le déphasage angulaire est représenté notamment dans un repère rotorique 50 en référence à la figure 6.  The angular phase shift is shown in particular in a rotor reference 50 with reference to FIG. 6.
La technique puisante permet d’injecter une tension haute fréquence (HF) dans le repère diphasé estimé (d, q ):  The drawing technique makes it possible to inject a high frequency voltage (HF) into the estimated two-phase frame (d, q):
va = -Vc sin(ü)ct) , va = 0 (3) v a = -V c sin (ü) c t), v a = 0 (3)
Où :  Or :
Vc est l’amplitude de la tension HF injectée ;et V c is the amplitude of the HF voltage injected; and
o c est la pulsation de la tension HF injectée. En référence à la figure 6, le courant dans le repère décalé de
Figure imgf000009_0001
par rapport au repère d’injection est obtenu comme suit :
Figure imgf000009_0002
o c is the pulsation of the HF voltage injected. Referring to Figure 6, the current in the offset frame of
Figure imgf000009_0001
with respect to the injection mark is obtained as follows:
Figure imgf000009_0002
Avec
Figure imgf000009_0003
et is sl qui sont respectivement l’amplitude de la composante positive lcp, l’amplitude de la composante négative lcn et la composante fondamentale du courant statorique i^, Q étant la position du rotor, et Q la position estimée du rotor.
With
Figure imgf000009_0003
and i s sl which are respectively the amplitude of the positive component l cp , the amplitude of the negative component l cn and the fundamental component of the stator current i ^, Q being the position of the rotor, and Q the estimated position of the rotor .
On met alors ensuite en œuvre une étape de démodulation 101 du signal résultant après l’injection de la tension haute-fréquence.  Then a demodulation step 101 of the resulting signal is implemented after the injection of the high-frequency voltage.
A cet effet, un filtre passe-haut, abrégé en HPF de l’anglais High-Pass Filter, ou selon une alternative un filtre passe-bande, abrégé en SFF de l’anglais Single-Frequency Filtering, est employé pour filtre le courant i™ dans le repère déphasé de de sorte à en supprimer la composante fondamentale.  To this end, a high-pass filter, abbreviated as HPF from the English High-Pass Filter, or according to an alternative, a band-pass filter, abbreviated as SFF from the English Single-Frequency Filtering, is used to filter the current. i ™ in the phase shifted frame so as to remove the fundamental component.
Le courant haute-fréquence (i™HF) résultant est obtenu selon l’équation suivante :The resulting high frequency current (i ™ HF ) is obtained according to the following equation:
lcn COS ((2 (0— q) + 5  lcn COS ((2 (0— q) + 5
cos(o)ct) (5)cos (o) c t) (5)
lcn sin((2(e - §) + 5l cn sin ((2 (e - §) + 5
Figure imgf000009_0004
Figure imgf000009_0004
Ce qui donne par développement trigonométrique  Which gives by trigonometric development
Icp g f Icn[cos((2(0 - Q) - sin(2(0 - §))]  Icp g f Icn [cos ((2 (0 - Q) - sin (2 (0 - §))]
cos(o)ct) (6)
Figure imgf000009_0005
Icp Y - lcn [ sin (2(q - q)) + cos(2(0 - Q))]
cos (o) c t) (6)
Figure imgf000009_0005
Icp Y - lcn [sin (2 (q - q)) + cos (2 (0 - Q))]
Dans ce développement, la différence i™HF - i™HF est utilisée pour extraire le signal d’erreur d’estimation de la position (q - Q). L’extraction 101 du signal d’erreur d’estimation de la position (q - Q) correspondant à la démodulation 101 du signal.
Figure imgf000009_0006
[ sin (2(0 - q))] cos(ü)ct) (7)
In this development, the difference i ™ HF - i ™ HF is used to extract the position estimation error signal (q - Q). The extraction 101 of the position estimation error signal (q - Q) corresponding to the demodulation 101 of the signal.
Figure imgf000009_0006
[sin (2 (0 - q))] cos (ü) c t) (7)
Le signal d’erreur d’estimation e est formalisé selon l’équation (7), or l’erreur angulaire q - Q entre la position du rotor et la position estimée du rotor est fonction de ce signal d’erreur d’estimation e. Aussi, par l’analyse du signal d’erreur d’estimation e on pourra, tel que décrit ci-après, déduire le signe de l’erreur de position Q - Q en fonction du signe du signal d’erreur d’estimation e. Le signe de l’erreur de position q - Q permettant de déterminer dans la deuxième partie du procédé l’estimation de la position, de la vitesse et de l’accélération rotorique. The estimation error signal e is formalized according to equation (7), but the angular error q - Q between the position of the rotor and the estimated position of the rotor is a function of this estimation error signal e . Also, by the analysis of the estimation error signal e it will be possible, as described below, to deduce the sign of the position error Q - Q as a function of the sign of the estimation error signal e . The sign of the position error q - Q making it possible to determine in the second part of the process the estimate of the position, the speed and the rotor acceleration.
Une fois le signal d’erreur d’estimation e obtenu, selon l’équation (7), autrement dit, une fois la démodulation effectuée, on met en œuvre une étape d’estimation du déphasage 102, tel que représenté figure 3.  Once the estimate error signal e has been obtained, according to equation (7), in other words, once the demodulation has been carried out, a phase shift estimation step 102 is implemented, as shown in FIG. 3.
Les variations de la vitesse pendant les phases d’accélération de la machine engendrent un déphasage 4>acc au niveau de la porteuse du signal (cos(o)ct + 4>acc)). The variations in speed during the acceleration phases of the machine generate a phase shift 4> acc at the level of the signal carrier (cos (o) c t + 4> acc )).
L’utilisation d’un filtre passe-haut HPF dans l’étape de démodulation 101 , ou selon une alternative un filtre passe-bande, abrégé en SFF de l’anglais Single-Frequency Filtering, produit aussi un déphasage fHBR au niveau de la porteuse (cos(o)ct + fHBR)). The use of a high-pass filter HPF in the demodulation step 101, or according to an alternative a band-pass filter, abbreviated as SFF from the English Single-Frequency Filtering, also produces a phase shift f HBR at the level of the carrier (cos (o) c t + f HBR )).
Par conséquent, le signal de la porteuse subit ces retards et son expression, telle que formulée précédemment à l’équation (7) devient :  Consequently, the carrier signal undergoes these delays and its expression, as formulated previously in equation (7) becomes:
6 A Cos(ü) ct + 4>comp) (8) 6 A Cos (ü ) c t + 4> comp) (8)
3VeC
Figure imgf000010_0001
Faoihr FI-IBF F 4 acc- Pour extraire l’erreur d’estimation de la position localisée dans le terme A, on multiplie e par le terme cos(ü)ct + $comp), d’où la nécessité d’estimer le déphasage feoihr.
3VeC
Figure imgf000010_0001
Faoihr FI-IBF F 4 acc- To extract the error of estimation of the position located in the term A, we multiply e by the term cos (ü) c t + $ comp ), hence the need to estimate the phase shift f eoihr .
En multipliant l’erreur d’estimation de l’équation (8) par le terme sin(ü ct + $comP) on obtient : By multiplying the estimation error of equation (8) by the term sin (ü c t + $ comP ) we obtain:
Figure imgf000010_0002
Figure imgf000010_0002
en appliquant un filtre passe-bas (abrégé en LPF de l’anglais Low-Pass Filter), on obtient :
Figure imgf000010_0003
Et en appliquant à (11) un algorithme de poursuite, ici une boucle à verrouillage de phase, abrégé en PLL de l’anglais Phase Loop Lock, nous pouvons calculer l’estimation du déphasage 4>comp :
by applying a low-pass filter (abbreviated to LPF from the English Low-Pass Filter), we obtain:
Figure imgf000010_0003
And by applying to (11) a tracking algorithm, here a phase locked loop, abbreviated as PLL from the English Phase Loop Lock, we can calculate the estimate of the phase shift 4> comp :
PLL(LPF(e * sin ü)ct + Faoihr))) PLL(— sin J comp— Faoihr)) Fcomp PLL (LPF (e * sin ü) c t + Faoihr))) - PLL (- sin J comp - Faoihr)) - Fcomp
(12) (12)
Cette estimation du déphasage fe0IΏr permet alors d’obtenir : This estimate of the phase shift f e0IΏ r then makes it possible to obtain:
Feoihr Fcomp Feoihr - Fcomp
Et donc,
Figure imgf000011_0001
[cos ü)ct + Faoihr)]
And so,
Figure imgf000011_0001
[cos ü) c t + F aoihr )]
En effet, l’objectif de l’estimation du déphasage est de reconstruire le signal de la porteuse haute fréquence cos(ü)ct + $COmp) pour obtenir le carré de cette composante, carré de la porteuse (la haute fréquence) [cos(ü)ct +
Figure imgf000011_0002
est une grandeur inconnue.
Indeed, the objective of the phase shift estimation is to reconstruct the signal of the high frequency carrier cos (ü) c t + $ CO mp) to obtain the square of this component, square of the carrier (high frequency) [cos (ü) c t +
Figure imgf000011_0002
is an unknown quantity.
Les calculs précédents permettent d’estimer le déphasage fe0IΏr, qui est égal à $COmp une fois que l’estimateur a convergé. The preceding calculations make it possible to estimate the phase shift f e0IΏr , which is equal to $ CO mp once the estimator has converged.
Aussi, l’erreur d’estimation du déphasage est envoyée à des étapes de poursuite et d’optimisation d’erreur (PLL), en référence à la Figure 7 pour faire converger f^ihr à Faoihr· Also, the error of estimation of the phase shift is sent to stages of tracking and optimization of error (PLL), with reference to Figure 7 to make converge f ^ ihr to F aoihr ·
Ensuite on met en œuvre une étape 103 de séparation de la composante haute fréquence de la basse fréquence, permettant d’éviter l’utilisation de filtre passe-bas (LPF). On parle alors dans la suite de la description d’étape de suppression des LPF 103.  Next, a step 103 of separating the high frequency component from the low frequency is implemented, making it possible to avoid the use of low-pass filter (LPF). We then speak in the following description of the step for removing LPF 103.
L’erreur d’estimation e contenant la position de la machine a été déterminée précédemment de sorte qu’on peut l’exprimer selon l’équation suivante :  The estimation error e containing the position of the machine was determined previously so that it can be expressed according to the following equation:
e = -V21cn [sin
Figure imgf000011_0003
e = -V21 cn [sin
Figure imgf000011_0003
En multipliant cette dernière avec le terme contenant le déphasage cos(o)ct + feopir). on obtient : By multiplying the latter with the term containing the phase shift cos (o) c t + f eopir ). we get:
[cos(ü)ct + $comp)]2 [cos (ü) c t + $ comp)] 2
Figure imgf000011_0004
(14) Dans le cadre des machines à rotor bobiné saillant, dites machines saillantes, [cos(ü)ct + $COmp)] 2 > 0 et - Icn > 0 car Lq > Ld .
Figure imgf000011_0004
(14) In the case of protruding wound rotor machines, say protruding machines, [cos (ü) c t + $ CO mp)] 2 > 0 and - I cn > 0 because L q > L d .
Aussi :  Also :
sign(e * cos(ü)ct + $COmp) = sign (-V2Icn [ sin ( 2(q - §))] [cos(a>ct + $COmp)]2) sign (e * cos (ü) c t + $ CO mp) = sign (-V2I cn [sin (2 (q - §))] [cos (a> c t + $ CO mp)] 2 )
= sign (- lcnV2) * sign [sin (2(q - §))] * sign ([cos(a>ct + $COmp)] 2)= sign (- l cn V2) * sign [sin (2 (q - §))] * sign ([cos (a> c t + $ CO mp)] 2 )
= sign( [ sin (2(q - q))] (15) = sign ([sin (2 (q - q))] (15)
avec :  with:
sign[sinsign [sin
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0001
sign[sinsign [sin
Figure imgf000012_0002
Figure imgf000012_0002
sign[sin
Figure imgf000012_0003
sign [sin
Figure imgf000012_0003
où le terme sign signifie « signe de l’expression contenue ».  where the term sign means "sign of the expression contained".
L’expression selon l’équation (15) décrit le signe de l’erreur d’estimation de la position sans nécessiter les techniques classiques basées sur les filtres passe bas (LPF).  The expression according to equation (15) describes the sign of the position estimation error without requiring conventional techniques based on low pass filters (LPF).
Cette erreur d’estimation selon l’équation (15) est ensuite injectée comme information dans un ensemble d’étapes 200 de poursuite selon l’invention, pas- à-pas et avec une convergence en temps fini.  This estimation error according to equation (15) is then injected as information into a set of tracking steps 200 according to the invention, step by step and with convergence in finite time.
Cet ensemble d’étapes 200 correspond à la deuxième partie 200 du procédé selon l’invention, qui a pour objectif d’estimer la position, la vitesse et l’accélération des machines électriques à courant alternatif.  This set of steps 200 corresponds to the second part 200 of the method according to the invention, which aims to estimate the position, the speed and the acceleration of electric AC machines.
Dans cette deuxième partie 200, pour rendre la procédure de réglage de la technique d’estimation de position, vitesse et d’accélération aisée, un estimateur, aussi appelé observateur, robuste et pas-à-pas, tel que représenté figure 4 est mis en œuvre pour faire converger les états de position, vitesse et accélération un par un, indépendamment des autres états. Ceci permet de régler la convergence de ces états en temps fini, chaque état étant pris séparément.  In this second part 200, to make the procedure for adjusting the technique of estimating position, speed and acceleration easy, an estimator, also called observer, robust and step-by-step, as shown in FIG. 4 is put implemented to converge the states of position, speed and acceleration one by one, independently of the other states. This makes it possible to adjust the convergence of these states in finite time, each state being taken separately.
Lorsque la position estimée Q est considérée comme étant égale à la position réelle Q selon l’équation (19), autrement dit lorsqu’on considère, par approximation que l’erreur q - Q de position est nulle : Si q » q (19) When the estimated position Q is considered to be equal to the real position Q according to equation (19), in other words when we consider, by approximation that the error q - Q of position is zero: If q ”q (19)
alors  so
sin(0 - §) = ø - § (20)  sin (0 - §) = ø - § (20)
Or la seule mesure pour l’estimateur est :  The only measure for the estimator is:
o(t) = sign(e - q), issue de la première partie 100 du procédé.  o (t) = sign (e - q), from the first part 100 of the process.
L’observateur robuste pas-à-pas proposé pour estimer la position, la vitesse et l’accélération est définit par les équations suivantes :  The robust step-by-step observer proposed to estimate position, speed and acceleration is defined by the following equations:
q = ώ + K0sign(0— q) (21 ) q = ώ + K 0 sign (0— q) (21)
ώ = a + E1Ksign(ô)— ώ) (22) ώ = a + E 1 K sign (ô) - ώ) (22)
a = E2Kasign(â— a) (23) a = E 2 K a sign (â— a) (23)
OÙ :  OR :
w = ώ + Ke[sign(0 - §)] Filtré (24)  w = ώ + Ke [sign (0 - §)] Filtered (24)
â = a + Kw [sign(ü) - S)]Filtré (25) avec â = a + K w [sign (ü) - S)] Filtered (25) with
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0001
 OR
s(z) = TZ (s(ί)), s = sign(0— q) (29)  s (z) = TZ (s (ί)), s = sign (0— q) (29)
où TZ représente la Transformée en Z qui permet de transformer la fonction temporelle o(t) en fonction discrète s(z).  where TZ represents the Transform in Z which transforms the time function o (t) into the discrete function s (z).
La fonction f(z) est introduite de sorte à détecter le phénomène du broutement, puisque seul le signe de l’erreur d’estimation est disponible comme information pour l’observateur ; la position du rotor n’étant pas disponible pour la mesure.  The function f (z) is introduced so as to detect the phenomenon of browsing, since only the sign of the estimation error is available as information for the observer; the rotor position is not available for measurement.
Afin d’obtenir les valeurs filtrées de vitesse w et d’accélération a, on met en œuvre des filtres passe-bas (LPF) d’ordre 4 utilisés dans la deuxième partie 200 du procédé, en référence à la figure 5. Ces filtres passe-bas sont introduits pour réduire les phénomènes de broutements de la fonction signe et n’influent pas sur les estimations de position, de vitesse et d’accélération car ces estimations sont avantageusement découplées les unes des autres. In order to obtain the filtered values of speed w and acceleration a, we apply low-pass filters (LPF) of order 4 used in the second part 200 of the method, with reference to FIG. 5. These low-pass filters are introduced to reduce the chatter phenomena of the sign function and do not influence the position, speed and acceleration estimates because these estimates are advantageously decoupled from each other.
Le système mécanique virtuel de la position, la vitesse et l’accélération utilisé pour la conception de l'observateur (21 ), (22) et (23) est donné comme suit :  The virtual mechanical system of position, speed and acceleration used for the design of the observer (21), (22) and (23) is given as follows:
q = w (30)  q = w (30)
ώ = a (31 )  ώ = a (31)
ά = 0 (32)  ά = 0 (32)
Les équations (33), (34) et (35) définissent l’erreur d’estimation de la position, la vitesse et l’accélération entre les équations (30)-(31 )-(32) et l’observateur (21 )- (22)-(23)  Equations (33), (34) and (35) define the error in estimating the position, speed and acceleration between equations (30) - (31) - (32) and the observer (21 ) - (22) - (23)
e0 = q— Q (33) e 0 = q— Q (33)
qw = w— ώ (34) q w = w— ώ (34)
ea = a— a (35) e a = a— a (35)
On déduit la dynamique d’erreur d’estimation par les équations suivantes :  We deduce the estimation error dynamics by the following equations:
è0 = qw - Kesign(0 - Q) (36) è 0 = q w - Kesign (0 - Q) (36)
έw = ea— E1Ksign(ô) - ώ) (37) έ w = e a - E 1 K sign (ô) - ώ) (37)
èa =— E2Kwsign(a— a) (38) è a = - E 2 K w sign (a— a) (38)
avec Kq > Max(|ew |), Kw > Max(|ea|) et Ka > 0 gains définissant une valeur positive pour borner les bruits. with K q > Max (| e w |), K w > Max (| e a |) and K a > 0 gains defining a positive value to limit the noises.
Ainsi, il ressort que le procédé selon l’invention assure la convergence de la dynamique d’erreur d’estimation de la position, la vitesse et l’accélération (36)-(37)-(38) à zéro en temps fini.  Thus, it appears that the method according to the invention ensures the convergence of the error of estimation error of the position, the speed and the acceleration (36) - (37) - (38) to zero in finite time.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d’estimation de la vitesse et de la position d’un rotor (50) d’une machine électrique synchrone à rotor (50) bobiné alimenté par un onduleur triphasé, comprenant : 1. Method for estimating the speed and the position of a rotor (50) of a synchronous electrical machine with a wound rotor (50) supplied by a three-phase inverter, comprising:
- une étape de mesure des courants triphasés ( ia, ib, ic) en entrée de la machine synchrone à rotor (50) bobiné ; - A step of measuring three-phase currents (i a , i b , i c ) at the input of the synchronous machine with a wound rotor (50);
- une étape de transformation des courants triphasés ( ia, ib, ic) mesurés dans un repère diphasé (dq), - a step of transforming the three-phase currents (i a , i b , i c ) measured in a two-phase frame (dq),
- une première partie (11 ) comprenant : - a first part (11) comprising:
- une étape d’injection d’un signal de tension haute-fréquence en en entrée de la machine ;  - a step of injecting a high-frequency voltage signal at the input of the machine;
caractérisé en ce que la première partie (11 ) comprend en outre la détermination d’une valeur d’erreur de position du rotor comportant : characterized in that the first part (11) further comprises determining a rotor position error value comprising:
- une deuxième étape de transformation (101 ) des courants mesurés transformés dans un repère diphasé (dq) par une rotation de p/4 radians ;  - a second transformation step (101) of the measured currents transformed into a two-phase frame (dq) by a rotation of p / 4 radians;
- une étape de démodulation (101 ) des courants transformés par la deuxième étape de transformation (101 ) comprenant un filtrage passe-haut ou passe-bande, et permettant de déterminer un signal d’erreur d’estimation (e) ;  - a demodulation step (101) of the currents transformed by the second transformation step (101) comprising high-pass or band-pass filtering, and making it possible to determine an estimation error signal (e);
- une étape d’estimation (102) du déphasage (4>comp) produit par l’accélération rotorique et par le filtrage passe-haut ou passe-bande de l’étape de démodulation (101 ) pour affiner le signal d’erreur d’estimation (e) déterminé lors de l’étape de démodulation (101 ) ; a step of estimating (102) the phase shift (4> com p) produced by the rotor acceleration and by the high-pass or band-pass filtering of the demodulation step (101) to refine the error signal estimation (e) determined during the demodulation step (101);
- une étape de séparation (103) de la composante haute fréquence de la composante basse fréquence des courants mesurés ; ladite étape de séparation (103) étant indépendante d’un filtrage passe-bas et permettant la détermination du signe de l’erreur d’estimation de la position rotorique ;  a step of separation (103) of the high frequency component from the low frequency component of the measured currents; said separation step (103) being independent of low-pass filtering and allowing the determination of the sign of the error in estimating the rotor position;
le procédé comprenant en outre une deuxième partie (12) d’estimation pas-à- pas de la position, de la vitesse et de l’accélération rotorique, à paramètres de gains découplés les uns des autres, en fonction du signe de l’erreur d’estimation obtenue. the method further comprising a second part (12) of step-by-step estimation of the position, the speed and the rotor acceleration, with gain parameters decoupled from each other, according to the sign of the estimation error obtained.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l’étape de démodulation (101 ) comprend un filtrage passe-haut desdits courants. 2. Method according to claim 1, characterized in that the demodulation step (101) comprises a high-pass filtering of said currents.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’étape d’estimation (102) du déphasage comprend un filtrage basse-fréquence. 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the step of estimating (102) the phase shift comprises low-frequency filtering.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’étape d’estimation (102) du déphasage comprend une boucle à verrouillage de phase. 4. Method according to claim 3, characterized in that the step of estimating (102) the phase shift comprises a phase locked loop.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’étape de séparation (103) de la composante haute fréquence de la basse fréquence des courants mesurés comprend le calcul d’un signal d’erreur d’estimation de la position rotorique définit par l’équation : 5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the step of separation (103) of the high frequency component of the low frequency of the measured currents comprises the calculation of an error signal of estimation of the rotor position defined by the equation:
e =— V2Icn [ sine = - V2I cn [sin
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0001
dans laquelle lcn est l’amplitude de la composante négative du courant statorique, we la pulsation du signal haute-fréquence injecté, et 4>comp le déphasage estimé (102) et (q - Q) l’erreur de position rotorique. in which l cn is the amplitude of the negative component of the stator current, w e the pulsation of the injected high-frequency signal, and 4> comp the estimated phase shift (102) and (q - Q) the rotor position error.
6. Procédé selon la revendication l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la deuxième partie (12) comprend la mise en œuvre d’au moins un filtre passe-bas. 6. Method according to claim any one of claims 1 to 5, characterized in that the second part (12) comprises the implementation of at least one low-pass filter.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit filtre passe-bas est d’ordre 4. 7. Method according to claim 6, characterized in that said low-pass filter is of order 4.
8. Dispositif d’estimation de la vitesse et de la position d’un rotor comprenant des moyens pour mettre en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7. 8. Device for estimating the speed and the position of a rotor comprising means for implementing a method according to any one of claims 1 to 7.
9. Ensemble électrique comprenant une machine électrique synchrone à rotor bobiné, et un dispositif d’estimation selon la revendication 8. 9. An electrical assembly comprising a synchronous electrical machine with a wound rotor, and an estimation device according to claim 8.
10. Véhicule automobile comprenant un ensemble électrique selon la revendication 9. 10. Motor vehicle comprising an electrical assembly according to claim 9.
PCT/EP2019/067754 2018-07-16 2019-07-02 Method for estimating the speed and position of a rotor of a wound-rotor synchronous machine WO2020016002A1 (en)

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