控制电机的方法技术

本公开涉及控制电机的方法。描述了一种用于估计包括转子(2)的同步电机(1)中的转子(2)的位置的方法。该方法包括以下步骤：将初始转子角输入到功率转换器(4)中，将具有第一基本频率的第一电压波形(u

【技术实现步骤摘要】
控制电机的方法
本公开总体上涉及电机，并且具体地涉及控制电机的方法。
技术介绍
可以使用用于估计电机的电位置的注入方法，而不是采用用于检测电位置的传感器。在EP1334552B1中公开了这种方法的一个示例。根据EP1334552B1中公开的方法，第一信号被注入d轴，并且提供观测器控制器用于测量对注入的第一信号的电流反馈响应，以确定电机的估计位置。EP1334552B1中公开的方法的一个缺点是，当确定某些类型的电机中的估计位置时，这将导致较差的准确度，因为该方法不考虑交叉耦合电感/通量的存在。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种方法，该方法解决或至少减轻现有技术的问题。本专利技术的另一个目的是提供一种用于估计同步电机中的转子的估计位置误差Δθ的方法，其中所述估计通过将信号注入到电机中的第一轴中被执行。误差归因于电机的不同轴之间的交叉耦合电感。独立方法权利要求满足上述目的中的至少一个目的。进一步的优点利用从属权利要求的特征实现。根据本专利技术的第一方面，提供一种方法用于估计同步电机中的转子的位置。该方法包括以下步骤-将初始转子角(在已知参考系中)输入到控制电机的功率转换器中，-将第一电压波形注入到功率转换器中，其中第一电压波形具有第一基本频率，并且包括沿着参考系的第一轴的分量和沿着正交于第一轴的第二轴的分量，并且其中第一电压波形使得第一电压波形影响来自机器的扭矩，使该扭矩在至少一个正扭矩值与至少一个负扭矩值之间变化，并且平均输出扭矩为零，-将第二电压波形注入到功率转换器中，其中第二电压波形具有第二基本频率，并且包括相对于参考系中的第一轴以偏移角δθ偏移的分量，-确定功率转换器中以第二基本频率的所得第二轴电流，-对每个扭矩值调整偏移角δθ，使得以第二基本频率的所得第二轴电流变为零，并且存储相应的多个偏移角值，以及-基于多个偏移角值估计转子(2)的位置。利用根据本专利技术的方法，被估计的位置对应于电机的偏移角。这是由于初始转子角是已知的并且被输入到功率转换器的事实。因此，由于初始角度是已知的并且被考虑，执行偏移角的估计就像转子处于零位置一样。通过注入如上文定义的第一电压波形，转子保持基本静止。这使得可以在多个不同的扭矩设置下测量，而不必重新对准转子。当扭矩从正扭矩变为负扭矩时，用于调整偏移角的初始偏移角等于先前正扭矩值的所得偏移角。第一轴可以指电机的q轴或d轴。功率转换器可以包括第一向量旋转器和第二向量旋转器，其中第一向量旋转器被布置为使用初始转子角作为输入，将参考系中的第一电压波形和第二电压波形转换为电机的静止系中的电压，并且其中第二向量旋转器被布置为使用初始转子角作为输入，将电机中的电流从电机的静止系转换到参考系。这是功率转换器的有利的实施，其中由于初始转子角可以被输入到第一矢量旋转器和第二矢量旋转器中，所以初始转子角容易被考虑。施加至少一个正扭矩和一个负扭矩。所施加的扭矩的数量取决于将被确定的偏移角的精度。如果仅施加最大负扭矩和最大正扭矩，则偏移角可以通过假设在零扭矩处的偏移角为零并且偏移角随着所施加的扭矩线性地增加而被预测。对于一些电机，这是合理的近似值。然而，对于一些机器，这导致不可接受的误差。第一电压波形可以具有逐步地增加的振幅或逐步地减少的振幅。这使得能够以有效的方式在多个扭矩值测量偏移角。不同的扭矩值的数量取决于被期望的分辨率，并且通常可以是例如10至1000个不同的扭矩值。振幅可以以这样的方式增加，即机器的所得扭矩从最大扭矩的0％至10％的范围内的值增加到最大扭矩的80％至100％的范围内的值。不需要在零扭矩时测量，因为在零扭矩时偏移角为零。此外，大约10个不同的扭矩值将给出作为扭矩的函数的偏移角的良好的近似值。因此，第一偏移角可以以10％的扭矩值被确定，并且最后的偏移角可以被确定为90％。振幅可以以这样的方式减小，即机器的所得扭矩从最大扭矩的80％至100％的范围内的值减小到最大扭矩的0％至10％的范围内的值。这将得出与前文段落中所讨论的结果相同的结果。第一电压波形的频率可以是20Hz至100Hz。这是足够高的频率以防止由于转子的惯性而引起的转子的任何基本运动。第二电压波形的频率高于第一电压波形的频率，并且优选地高于200Hz。第二电压波形的频率的上限是功率转换器的开关频率的一半。开关频率可以高达10kHz并且通常为约4kHz，这将给出在第二电压波形上2kHz的最大频率。对于每个扭矩值，使用控制回路反馈机构执行调整偏移角。这是用于调整偏移角的快速并且可靠的方法。控制回路反馈机构可以至少基于积分项(优选积分项和比例项)施加校正。根据本专利技术的第二方面，提供了一种包括计算机可执行组件的计算机程序，该计算机可执行组件在由控制系统的处理电路执行时使控制系统执行根据专利技术的第一方面的方法的步骤或结合第一方面描述的任何优选特征。这样的计算机程序的优点类似于关于本专利技术的第一方面描述的那些优点。根据本专利技术的第三方面，提供了一种用于控制电机的控制系统，控制系统包括处理电路，以及包括计算机程序的存储介质，该计算机程序在由处理电路执行时使控制系统执行根据专利技术的第一方面的方法的步骤。根据本专利技术的第四方面，提供了一种电力系统，包括电机、被配置为控制电机的功率变流器、以及根据专利技术的第三方面的控制系统，该控制系统被配置为控制功率变流器。附图说明在以下对本专利技术的优选实施例的描述中将参考附图，在附图中：图1示意性地示出了根据本专利技术的实施例的控制系统的示例。图2示出了电力系统中的控制系统的框图。图3a示出了在根据本专利技术的实施例的方法的执行期间作为时间的函数的扭矩和偏移角。图3b示出了在根据本专利技术的实施例的方法的执行期间作为时间的函数的转子的扭矩和振荡。图4a更详细地示出了在根据本专利技术的实施例的方法的执行的部分的期间作为时间的函数的扭矩和偏移角。图4b更详细地示出了在根据本专利技术的实施例的方法的执行的部分的期间作为时间的函数的转子的扭矩和振荡。图5示出被测量的作为扭矩的函数的偏移角与被仿真的作为扭矩的函数的偏移角的比较。具体实施方式在以下对优选实施例的描述中，不同附图中的类似特征将用相同的附图标记表示。图1示出了用于借助于功率变流器来控制电机1(诸如具有定子和凸极转子的电动机或发电机)的控制系统10的示例。电机可以例如是同步电机，诸如表面安装永磁电机、内部永磁同步电机、永磁辅助同步电机或同步磁阻电机。控制系统10包括存储介质3和处理电路5。存储介质包括计算机代码，该计算机代码在由处理电路5执行时使控制系统1执行本文描述的方法的步骤。存储介质3可以例如被实现为存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，并且更特别地实现为诸如USB(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于估计同步电机(1)中的转子(2)的位置的方法，其中所述方法包括以下步骤：/n-将已知参考系中的初始转子角输入到控制所述电机(1)的功率转换器(4)中，/n-将第一电压波形(u

【技术特征摘要】
20190118 EP 19152532.81.一种用于估计同步电机(1)中的转子(2)的位置的方法，其中所述方法包括以下步骤：
-将已知参考系中的初始转子角输入到控制所述电机(1)的功率转换器(4)中，
-将第一电压波形(ud,uq)注入到所述功率转换器(4)中，其中所述第一电压波形具有第一基本频率，并且包括沿着所述参考系的第一轴的分量和沿着正交于所述第一轴的第二轴的分量，并且其中所述第一电压波形使得所述第一电压波形影响来自机器的扭矩，以在至少一个正扭矩值与至少一个负扭矩值之间变化，并且使得平均输出扭矩为零，
-将第二电压波形(udh)注入到所述功率转换器(4)中，其中所述第二电压波形(udh)具有第二基本频率，并且包括相对于所述参考系中的所述第一轴以偏移角δθ被偏移的分量，
-确定在所述功率转换器(4)中的、以所述第二基本频率的所得的第二轴电流(iqh)，
-对每个扭矩值调整所述偏移角δθ，使得以所述第二基本频率的所得的所述第二轴电流(iqh)变为零，并且存储相应的多个偏移角δθ值，以及
-基于所述多个偏移角值来估计所述转子(2)的所述位置。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述功率转换器(4)包括第一向量旋转器(VR1)和第二向量旋转器(VR2)，其中所述第一向量旋转器(VR1)被布置为：使用所述初始转子角(θi)作为输入，将所述参考系中的所述第一电压波形(ud,uq)和所述第二电压波形转换为所述电机(1)的静止系中的电压，并且其中所述第二矢量旋转器(VR2)被布置为：使用所述初始转子角(θi)作为输入，将所述电机(1)中的所述电流从所述电机(1)的所述静止系转换到所述参考系。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一电压波形(ud,uq)具有逐步地增加的振幅或逐步地减少的振幅。

【专利技术属性】
技术研发人员：O·伊克拉姆·尤尔·哈克，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH