一种永磁同步电机的转子位置确定方法技术

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机的转子位置确定方法。该永磁同步电机的转子位置确定方法包括：根据永磁同步电机的数学模型建立电流观测器方程；根据电流观测器方程和跟踪微分器计算所述永磁同步电机的电角度误差；根据所述电角度误差利用锁相环得到电角度的估计值。本发明专利技术提出的永磁同步电机的转子位置确定方法减小了电角度估计值的误差，提高了转子位置估计的准确性。计的准确性。计的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机的转子位置确定方法


[0001]本专利技术实施例涉及永磁电机控制技术，尤其涉及一种永磁同步电机的转子位置确定方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电机具有功率密度大、效率高、体积小等特点，近几年在军事、航天、工业、民用等多个领域得到了很大的发展。永磁同步电机是一个多变量、强耦合、非线性系统。实现永磁同步电机矢量控制的关键在于实时获得电机转子的位置和速度信息,以便在解耦环节、坐标变换环节提供必要的转速与转子位置信息。
[0003]传统电机转子位置的获取方法是安装位置传感器，但是这会带来电机体积大、成本高、引线多以及对环境要求高等问题，而且不适用于高速电机。
[0004]为了解决上述问题，研究学者提出了多种无位置传感器永磁同步电机控制方法，主要包括全/降阶状态观测器、模型参考自适应、扩展卡尔曼滤波器、滑模观测器等方法。但是利用这些方法对转子位置进行估计时常常出现较大的估计误差。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种永磁同步电机的转子位置确定方法，以减小电角度估计值的误差，提高转子位置估计的准确性。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种永磁同步电机的转子位置确定方法，该永磁同步电机的转子位置确定方法包括：根据永磁同步电机的数学模型建立电流观测器方程；根据电流观测器方程和跟踪微分器计算所述永磁同步电机的电角度误差；根据所述电角度误差利用锁相环得到电角度的估计值。
[0007]可选地，根据永磁同步电机的数学模型建立电流观测器方程，包括：建立所述永磁同步电机的电压方程和磁链方程；根据所述电压方程和所述磁链方程确定所述永磁同步电机的电流状态空间方程；基于所述电流状态空间方程考虑电角度误差构建电流观测器方程。
[0008]可选地，根据电流观测器方程和跟踪微分器计算所述永磁同步电机的电角度误差，包括：将所述电流状态空间方程与对应的所述电流观测器方程做差，得到电流误差状态空间方程；利用所述跟踪微分器计算电流误差的微分观测量；将所述电流误差的微分观测量带入所述电流误差状态空间方程，求出所述电角度误差。
[0009]可选地，根据所述电角度误差利用锁相环得到电角度的估计值，包括：将所述电角度误差带入锁相环公式，计算转子的电角速度的估计值，所述锁相环公式为其中，为所述电角速度的估计值,K
p
为比例增益，K
i
为积分增益，1/s表示积分运算，Δθ
e
为所述电角度误差；对所述电角速度的估计值进行积分运算得到所述电角度的估计值。
[0010]可选地，利用所述跟踪微分器计算电流误差的微分观测量，包括：将所述电流误差
输入所述跟踪微分器，计算所述电流误差的微分观测量，所述跟踪观测器的公式为其中，v为输入的所述电流误差，x1为对所述电流误差的跟踪信号，x2为x1的微分信号；r为信号跟踪的速度因子，h为信号滤波的滤波因子，fhan(x1‑
v,x2,r,h)为最速综合函数。
[0011]可选地，最速综合函数为带滤波性质的微分器，其公式为其中，sign(x)为符号函数，
[0012]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种永磁同步电机的转子位置确定装置，其特征在于，包括：电流观测器方程建立模块、电角度误差计算模块和锁相环模块，电流观测器方程建立模块用于根据永磁同步电机的数学模型建立电流观测器方程；电角度误差计算模块用于根据所述电流观测器方程和跟踪微分器计算所述永磁同步电机的电角度误差；锁相环模块用于根据所述电角度误差利用锁相环得到电角度的估计值。
[0013]可选地，所述电流观测器方程建立模块包括：数学模型建立单元、电流状态空间方程确定单元和电流观测器单元，数学模型建立单元用于建立所述永磁同步电机的电压方程和磁链方程；电流状态空间方程确定单元用于根据所述电压方程和所述磁链方程确定所述永磁同步电机的电流状态空间方程；电流观测器单元用于基于所述电流状态空间方程考虑电角度误差构建电流观测器方程。
[0014]可选地，所述电角度误差计算模块包括：电流误差状态空间方程获得单元、跟踪微分单元和电角度误差计算单元，电流误差状态空间方程获得单元用于将所述电流状态空间方程与对应的所述电流观测器方程做差，得到电流误差状态空间方程；跟踪微分单元用于利用所述跟踪微分器计算电流误差的微分观测量；电角度误差计算单元用于将所述电流误差的微分观测量带入所述电流误差状态空间方程，求出所述电角度误差。
[0015]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面中任意所述永磁同步电机的转子位置确定方法。
[0016]本专利技术实施例提供的永磁同步电机的转子位置确定方法，基于永磁同步电机的动态电压方程和磁链方程写出动态电流状态方程，根据动态的电流状态方程设计电流观测器，再根据电流观测器所得电流观测误差基于跟踪微分器计算出电角度误差，利用电角度误差信息输入所设计的锁相环控制结构，最终得到电角速度和电角度估计值，实现了对永
磁同步电机的转子位置的准确确定，引入电流误差的反馈可以减小角速度估计值的误差，进而减小电角度估计值的误差，提高了转子位置确定的准确性。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例提供的一种永磁同步电机的转子位置确定方法的流程图；
[0018]图2为本专利技术实施例提供的一种实际坐标系与假想坐标系的示意图；
[0019]图3为本专利技术实施例提供的另一种永磁同步电机的转子位置确定方法的流程图；
[0020]图4为本专利技术实施例提供的一种永磁同步电机的转子位置确定装置的结构示意图；
[0021]图5为本专利技术实施例提供的另一种永磁同步电机的转子位置确定装置的结构示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0023]本专利技术实施例提供了一种永磁同步电机的转子位置确定方法。图1为本专利技术实施例提供的一种永磁同步电机的转子位置确定方法的流程图，图2为本专利技术实施例提供的一种实际坐标系与假想坐标系的示意图，参照图1，永磁同步电机的转子位置确定方法包括：
[0024]S101、根据永磁同步电机的数学模型建立电流观测器方程。
[0025]具体地，永磁同步电机的数学模型包括永磁同步电机的电压方程和磁链方程。结合图2，电流观测器方程需要根据观测的转子角度信息来建立坐标系，使得假想坐标系d
r
‑
q
r
与真实坐标系d
‑
q之间存在电角度误差
△
θ，其中，d轴和q轴形成的d
‑
q坐标系为永磁同步电机实际工作过程中的坐标系，d
r
轴和q
r
轴形成的d
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机的转子位置确定方法，其特征在于，包括：根据永磁同步电机的数学模型建立电流观测器方程；根据所述电流观测器方程和跟踪微分器计算所述永磁同步电机的电角度误差；根据所述电角度误差利用锁相环得到电角度的估计值。2.根据权利要求1所述永磁同步电机的转子位置确定方法，其特征在于，根据永磁同步电机的数学模型建立电流观测器方程，包括：建立所述永磁同步电机的电压方程和磁链方程；根据所述电压方程和所述磁链方程确定所述永磁同步电机的电流状态空间方程；基于所述电流状态空间方程考虑电角度误差构建电流观测器方程。3.根据权利要求2所述永磁同步电机的转子位置确定方法，其特征在于，根据电流观测器方程和跟踪微分器计算所述永磁同步电机的电角度误差，包括：将所述电流状态空间方程与对应的所述电流观测器方程做差，得到电流误差状态空间方程；利用所述跟踪微分器计算电流误差的微分观测量；将所述电流误差的微分观测量带入所述电流误差状态空间方程，求出所述电角度误差。4.根据权利要求3所述永磁同步电机的转子位置确定方法，其特征在于，根据所述电角度误差利用锁相环得到电角度的估计值，包括：将所述电角度误差带入锁相环公式，计算转子的电角速度的估计值，所述锁相环公式为其中，为所述电角速度的估计值,K
p
为比例增益，K
i
为积分增益，1/s表示积分运算，Δθ
e
为所述电角度误差；对所述电角速度的估计值进行积分运算得到所述电角度的估计值。5.根据权利要求3所述永磁同步电机的转子位置确定方法，其特征在于，利用所述跟踪微分器计算电流误差的微分观测量，包括：将所述电流误差输入所述跟踪微分器，计算所述电流误差的微分观测量，所述跟踪观测器的公式为其中，v为输入的所述电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗梦，肖洋，李佳，石其辉，关健斌，
申请(专利权)人：上海氢恒汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：