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，属于电机控制领域。本发明专利技术解决了现有模型法所获得的转子位置角观测值中含有6次谐波脉动观测误差问题。本发明专利技术是一种用于消除适用于中高速无位置传感器永磁同步电机控制技术模型法中6次转子脉动误差的基于最小均方算法的自适应陷波滤波器信号处理装置及方法，首先通过模型法获得等效反电动势信息，然后进行基于最小均方算法的自适应陷波滤波器调节，之后进行反电动势信息归一化处理，最后通过正交锁相环获得转子位置观测值。本发明专利技术简单易行，能够有效抑制转子位置观测值6次脉动误差影响，提高了无位置传感器永磁同步电机控制性能；本发明专利技术适用于永磁同步电机控制系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机控制领域。
技术介绍
近年来，永磁同步电机调速系统逐渐成为交流调速传动领域的研究热点。究其原因，与传统的异步电机相比，永磁同步电机的优点在于:结构简单、体积小、重量轻、运行可靠、功率密度高、调速性能好等，永磁同步电机已成为变频调速电气传动系统的理想选择，其应用领域十分广泛。按照永磁同步电机转子永磁体结构的不同，可以分为表贴式和内置式两种。目前，在高性能永磁同步电机调速系统应用中，通常需要在电机轴端部安装光电编码器、旋转变压器或者霍尔传感器等机械位置检测元件来获取转子磁极位置信息，然而位置传感器的安装带来系统成本增加、体积增大、可靠性降低诸多问题，并且限制了永磁同步电机的应用场合。因此，研究低成本、强鲁棒性无位置传感器永磁同步电机控制方法，成了交流电机控制
中的研究热点。按照永磁同步电机无位置传感器技术的适用范围，通常将其分成两类:一类是适用于中高速的无位置传感器技术，另一类是适用于低速(零速)的无位置传感器技术，分别是根据电机基频数学模型和凸极结构特性来实现的。适用于中高速的永磁同步电机无位置传感器技术通过基频激励的反电动势或者磁链模型来观测转子位置/速度信息，而不需要利用电机的凸极，这使得适用于中高速的无位置传感器技术应用更广泛，而且相对简单。目前，采用模型法的无传感器控制技术主要包括开环磁链法、扰动观测器法、滑模观测器法、有效磁链观测器法、扩展卡尔曼滤波器法、模型参考自适应法和基于人工智能理论方法等。然而，采用适用于中高速的无位置传感器永磁同步电机控制技术，即模型法观测转子位置需要电机参数信息，参数的不确定性将会导致直流偏移转子位置观测误差。通过在线参数辨识能够一定程度上减小直流偏移转子位置误差，然而精确的参数辨识难以实现，同时增加了系统的复杂性。由于逆变器非线性和转子磁通空间谐波的影响，两相静止坐标下的反电动势会产生5次、7次谐波，进而导致转子位置观测误差中产生6次谐波脉动。传统的方法是采用平均电压方法进行逆变器非线性补偿，采用电感精确建模方法消弱转子磁通空间谐波影响。然而，在实际应用过程中，逆变器非线性补偿和电感精确建模方法都不能有效减小6次谐波，消除其影响。直流偏移和6次谐波脉动转子位置观测误差的存在，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，消除6次谐波脉动转子位置误差的影响至关重要。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有模型法所获得的转子位置角观测值中含有6次谐波脉动观测误差问题，提出了。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，它包括滑模观测器、自适应陷波滤波器、反电动势归一化单元和正交锁相环，滑模观测器设置有两相静止坐标下Ct轴的定子电压Ua输入端、β轴的定子电压U0输入端和转子角速度观测值成输入端，该滑模观测器的a轴的等效反电动势信息Zaeq输出端与自适应陷波滤波器的a轴的等效反电动势信息Zarai输入端连接，该滑模观测器的β轴等效反电动势信息输出端与自适应陷波滤波器的β轴等效反电动势信息输入端连接，所述自适应陷波滤波器的a轴观测项Zaf输出端同时与反电动势归一化单元的第一 a轴观测项Zaf输入端和第二 a轴观测项Zaf输入端相连，自适应陷波滤波器的β轴观测项Z0f输出端同时与反电动势归一化单元的第一 β轴观测项Z0f输入端和第二 β轴观测项Z0f输入端相连，反电动势归一化单元的转子位置偏差信号^fn输出端与正交锁相环的转子位置偏差信号^fn输入端相连，正交锁相环的正弦信号输出端与反电动势归一化单兀的正弦信号输入端相连，正交锁相环的余弦信号输出端与反电动势归一化单元的余弦信号输入端相连，正交锁相环设置有转子位置观测值&输出端和转子角速度观测值&输出端。采用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实现转子位置观测的方法，包括以下步骤:步骤一、基于内置式永磁同步电机扩展反电动势模型，采用滑模观测器获得永磁同步电机两相静止坐标下的a轴的等效反电动势信息Zaeq和β轴的等效反电动势信息Z β eq 步骤二、通过自适应陷波滤波器消除α轴的等效反电动势信息Zaeq中的5次和7次谐波，得到a轴的自适应陷波滤波器输出观测项Zaf，和通过自适应陷波滤波器消除β轴的等效反电动势信息Z0rai中的5次和7次谐波，得到β轴的自适应陷波滤波器输出观测项 ζ β f，步骤三、将步骤二所述的α轴的自适应陷波滤波器输出观测项Zaf和β轴的自适应陷波滤波器输出观测项Z0f通过反电动势归一化环节得到转子位置偏差信号ε fn，步骤四、采用正交锁相环从反电动势信息中获取转子位置观测值&。本专利技术涉及一种用于消除适用于中高速无位置传感器永磁同步电机控制技术模型法中6次转子脉动误差的基于最小均方算法的自适应陷波滤波器信号处理方法，首先通过模型法获得等效反电动势信息，然后进行基于最小均方算法的自适应陷波滤波器调节，进行反电动势5次、7次谐波检测、补偿，进而消除转子位置观测值6次谐波脉动误差，之后进行反电动势信息归一化处理，最后通过正交锁相环获得转子位置观测值。本专利技术采用的基于最小均方算法的自适应陷波滤波器消除转子位置观测值6次脉动误差方法，信号处理方法简单易行、可靠实用，能够有效抑制转子位置观测值6次脉动误差影响，提高了无位置传感器永磁同步电机控制性能；可以广泛地应用到永磁同步电机控制系统中，不需要额外硬件开销，可以获得较满意的控制性能。附图说明图1是具体实施方式一所述的一 种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的原理框图；图2是具体实施方式八所述的自适应陷波滤波器的原理框图；图3是两相同步旋转轴系、两相静止轴系和三相静止轴系的相对关系示意图；其中dq表示两相同步旋转轴系，α β表示两相静止轴系，ABC表示三相静止轴系；图4是当永磁同步电机转速给定值<为500r/min,带50%额定负载时自适应陷波滤波器使能前后实验波形，其中区域A为使能前，区域B为使能后；图5是图4中区域C放大后的波形图；图6是图4中区域D放大后的波形图；图7是具体实施方式五所述的基于自适应滤波的内置式永磁同步电机转子位置观测方法的信号流程图；图8是具体实施方式六所述的采用滑模观测器获得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Zaeq和β轴的等效反电动势信息的信号处理过程流程图；图9是具体实施方式七所述的通过自适应陷波滤波器消除a轴的等效反电动势信息Zaeq中的5次和7次谐波，得到a轴的自适应陷波滤波器输出观测项Zaf的信号处理过程流程图。具体实施例方式具体实施方式一:参见图1 说明本实施方式，本是方式所述的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，其特征在于，它包括滑模观测器1、自适应陷波滤波器2、反电动势归一化单元3和正交锁相环4，滑模观测器I设置有两相静止坐标下a轴的定子电压Ua输入端、β轴的定子电压U0输入端和转子角速度观测值电输入端，该滑模观测器I的a轴的等效反电动势信息Zaeq输出端与自适应陷波滤波器的a轴的等效反电动势信息Za w输入端连接，该滑模观测器I的β轴等效反电动势信息Z0rai输出端与自适应陷波滤波器的β轴等效反电动势信息输入端连接，所述自适应陷波滤波器的a轴观测项Zaf输出端同本文档来自技高网...
【技术保护点】
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，其特征在于，它包括滑模观测器(1)、自适应陷波滤波器(2)、反电动势归一化单元(3)和正交锁相环(4)，滑模观测器(1)设置有两相静止坐标下α轴的定子电压uα输入端、β轴的定子电压uβ输入端和转子角速度观测值输入端，该滑模观测器(1)的α轴的等效反电动势信息zαeq输出端与自适应陷波滤波器的α轴的等效反电动势信息zαeq输入端连接，该滑模观测器(1)的β轴等效反电动势信息zβeq输出端与自适应陷波滤波器的β轴等效反电动势信息zβeq输入端连接，所述自适应陷波滤波器的α轴观测项zαf输出端同时与反电动势归一化单元(3)的第一α轴观测项zαf输入端和第二α轴观测项zαf输入端相连，自适应陷波滤波器的β轴观测项zβf输出端同时与反电动势归一化单元(3)的第一β轴观测项zβf输入端和第二β轴观测项zβf输入端相连，反电动势归一化单元(3)的转子位置偏差信号εfn输出端与正交锁相环(4)的转子位置偏差信号εfn输入端相连，正交锁相环(4)的正弦信号输出端与反电动势归一化单元(3)的正弦信号输入端相连，正交锁相环(4)的余弦信号输出端与反电动势归一化单元(3)的余弦信号输入端相连，正交锁相环(4)设置有转子位置观测值输出端和转子角速度观测值输出端。FDA00003084186100011.jpg,FDA00003084186100012.jpg,FDA00003084186100013.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王高林，张国强，李卓敏，詹瀚林，杨荣峰，于泳，徐殿国，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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