无位置传感器矢量控制永磁电机估算转速可靠性判断方法技术

本发明专利技术公开了无位置传感器矢量控制永磁电机估算转速可靠性判断方法，其特征在于:电机控制器的微处理器收集N个估算转速spd，对N个估算转速spd采用统计学分析处理,实时分析计算估算转速spd的标准差σ，利用标准差σ与设定的限定门槛σt进行比较来判断转速估算是否出现问题,若转速估算属于异常情况，则需要做保护处理。它防止由于反电动势非常小导致估算失真引起的抖动堵转现象发生，进一步下探了最低转速，拓宽了电机转速范围，完善了堵转保护策略。

【技术实现步骤摘要】
无位置传感器矢量控制永磁电机估算转速可靠性判断方法
：本专利技术涉及无位置传感器矢量控制永磁同步电机估算转速可靠性判断方法。
技术介绍
：带霍尔传感器的永磁同步电机，能够时刻通过霍尔传感器感知转子位置和转速信息，所以整个控制稳定可靠，也能够准确的判断电机堵转故障。但引入霍尔传感器会增加电机的体积和成本，而且由于加入霍尔传感器需要增加连线，连线之间容易引起干扰，从而降低了电机的性能。此外，霍尔传感器需精确安装，这样就大大增加电机的生产工艺难度。所以，采用无霍尔传感器控制策略具有很大的实际意义。目前很多厂家都开始逐步推广无霍尔位置传感器的永磁同步电机，解决的带霍尔传感器的弊端，大大拓展了永磁同步电机的应用范围。但电机转子位置等信息是通过复杂算法估算获得，对控制算法的可靠性要求很高。基于无位置传感器矢量控制永磁电机的控制，通常是通过侦测BEMF(反电动势)来计算电机转子位置和转速，通过逆变器输出电压、电流推导BEMF，再由电机状态观测器估算位置和转速。当电机在低转速运行时，反电动势也比较低，势必增加了位置和转速估算的难度，这也是无感矢量控制的一个难点之一。当电机运行转速很低时，或者是接近于状态观测器估算的最低门槛时，其反电动势也非常小，由于估算精度的影响，估算的转速会产生一定偏差和波动。此时虽然控制系统也不断的在调整，但是有可能此时输出力矩不足以继续驱动电机转动，就会出现持续的抖动堵转的现象，而此状况又不会触发传统的堵转保护逻辑，若不对此状态加以判断和识别，就会严重影响用户体验，甚至会导致电机过热而扩大故障。针对以上状况，现有两种解决方案：方案一：对电机转速做判断，当电机转速低于设定的最低值时，在未出现故障之前进行停机操作。其缺点：停机转速门槛一定要高于出现异常情况时的转速，这就缩短了电机运行的转速范围，会出现电机本来不是堵转而是低速运行，但由于低于堵转保护逻辑的设定停机转速门槛，就出现停机，影响用户体现。例如：电机驱动小负载时，电机正常启动后的运转的转速一般大于停机转速门槛，但当电机驱动大负载时，电机正常启动后的运转的转速有可能低于停机转速门槛，但这时候是可能输出力矩不足以继续驱动电机转动，就会出现持续的抖动的现象，而此状况又不会属于堵转，传统的处理是要停机处理，因此，缩窄转速的运行范围。方案二：对电参量进行判断，当输出电流幅值比较高、输出电压幅值比较低而且转速在上下波动时，则认为出现异常。其缺点：这种方法容易出现误判，成功率不高，而且不同的负载情况下，出现故障时的门槛值也不一致；适用范围较窄。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供无位置传感器矢量控制永磁电机估算转速可靠性判断方法，主要解决现有技术中在电机运行转速很低时，估算转速可靠性判断不准确，导致缩短了电机运行的转速范围，影响用户体验的技术问题。本专利技术的目的是通过以下的技术方案予以实现的：无位置传感器矢量控制永磁电机估算转速可靠性判断方法，其特征在于:电机控制器的微处理器收集若干估算转速spd，对若干估算转速spd实时分析处理，计算估算转速spd的标准差σ，利用标准差σ或标准差σ的平方与设定的限定门槛σt进行比较来判断估算转速是否正常,若估算转速属于异常情况，则需要做保护处理。上述当标准差σ或标准差σ的平方超过限定门槛σt时，则判断估算转速符合要求；当标准差σ或标准差σ的平方持续没有超过限定门槛σt时，则判断转速估算出现问题,属于异常情况，需要做保护处理。上述所述的对若干估算转速spd实时分析处理，是指对若干估算转速spd采用统计学分析处理，计算估算转速spd的总体平均值μ和标准差σ。上述所述的若干估算转速spd是指N个，N是大于等于2的整数，则：总体平均值标准差上述的限定门槛σt可以通过如下公式计算：σt＝μ2*Threshold，其中：Threshold为可接受转速波动的调节系数。上述所述的Threshold的范围在2％-20％。上述所述的Threshold的最佳范围：6％-8％。上述所述的微处理器用2个N位的先进先出缓存寄存器分别计算估算转速的总体平均值μ和标准差σ，每隔一个时间段就进行标准差σ与限定门槛σt的比较，记录标准差σ或标准差σ的平方没有超过设定的限定门槛σt的累计个数CNT，当累计个数CNT大于设定允许值M时，则判断估算转速出现问题,属于异常情况，需要做保护处理。上述所述的保护处理是指电机控制器的微处理器输出封锁脉冲将逆变器的IGBT关断。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：1、对无感矢量控制的估算转速可靠性进行判断，防止由于反电动势非常小导致估算失真引起的抖动堵转现象发生；2、极大可能的释放观测器估算可靠性极限，进一步下探了最低转速，拓宽了电机转速范围；3、完善了堵转保护策略；因为传统的电机堵转有多个触发条件，例如电流、电压、转速等，但利用本专利技术的估算转速可靠性判断方法，电机堵转的转速判断要件可以删除，从而进一步完善了堵转保护策略，实现较好的用户体验。附图说明：图1是无位置传感器矢量控制永磁同步电机原理示意图。图2是本专利技术永磁同步电机的立体图；图3是本专利技术永磁同步电机的电机控制器的立体图；图4是本专利技术永磁同步电机的剖视图；图5是本专利技术永磁同步电机的电机控制器的原理方框图；图6是图5对应的电路图；图7是永磁同步电机矢量控制的各坐标系关系图；图8是本专利技术的永磁同步电机的矢量控制方框图；图9是为标准正态分布概率密度曲线图；图10是本专利技术的软件流程图图。具体实施方式：下面通过具体实施例并结合附图对本专利技术作进一步详细的描述。如图2、图3、图4所示，举例：假设本专利技术是一种三相永磁同步电机,由电机控制器2和电机单体1,所述的电机单体1包括定子组件12、转子组件13和机壳组件11，定子组件13安装在机壳组件11上，转子组件13套装在定子组件12的内侧或者外侧组成，电机控制器2包括控制盒22和安装在控制盒22里面的控制线路板21，控制线路板21一般包括电源电路、微处理器、母线电压检测电路、逆变器，电源电路为各部分电路供电，母线电压检测电路将直流母线电压Uabc输入到微处理器，微处理器控制逆变器，逆变器控制定子组件12的各相线圈绕组的通断电。如图5、图6所示，假设3相无刷直流永磁同步电机的相线电流检测电路将各相的电流Ia、Ib、Ic输入到微处理器。交流输入(ACINPUT)经过由二级管D7、D8、D9、D10组成的全波整流电路后，在电容C1的一端输出直流母线电压Vbus,直流母线电压Vbus与输入交流电压有关，微处理器输入到逆变器的PWM信号，逆变器由电子开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6组成，电子开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的控制端分别由微处理器输出的6路PWM信号(P1、P2、P3、P4、P5、P6)控制。如图1所示，简述无位置传感器矢量控制永磁同步电机的基本工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无位置传感器矢量控制永磁电机估算转速可靠性判断方法，其特征在于:电机控制器的微处理器收集若干估算转速spd，对若干估算转速spd实时分析处理，计算估算转速spd的标准差σ，利用标准差σ或标准差σ的平方与设定的限定门槛σt进行比较来判断估算转速是否正常,若估算转速属于异常情况，则需要做保护处理。/n

【技术特征摘要】
1.无位置传感器矢量控制永磁电机估算转速可靠性判断方法，其特征在于:电机控制器的微处理器收集若干估算转速spd，对若干估算转速spd实时分析处理，计算估算转速spd的标准差σ，利用标准差σ或标准差σ的平方与设定的限定门槛σt进行比较来判断估算转速是否正常,若估算转速属于异常情况，则需要做保护处理。


2.根据权利要求1所述的无位置传感器矢量控制永磁电机估算转速可靠性判断方法，其特征在于：当标准差σ或标准差σ的平方超过限定门槛σt时，则判断估算转速符合要求；当标准差σ或标准差σ的平方持续没有超过限定门槛σt时，则判断转速估算出现问题,属于异常情况，需要做保护处理。


3.根据权利要求2所述的无位置传感器矢量控制永磁电机估算转速可靠性判断方法，其特征在于：所述的对若干估算转速spd实时分析处理，是指对若干估算转速spd采用统计学分析处理，计算估算转速spd的总体平均值μ和标准差σ。


4.根据权利要求3所述的无位置传感器矢量控制永磁电机估算转速可靠性判断方法，其特征在于：所述的若干估算转速spd是指N个，N是大于等于2的整数，则：
总体平均值标准差


5.根据权利要求1或2或3或4或5所述的无位置传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝竞豪，边文清，
申请(专利权)人：中山大洋电机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44