基于pmsm低速無位置傳感器矢量控制系統及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于PMSM低速無位置傳感器矢量控制系統及方法，通過實時檢測注入的高頻電壓正弦信號到定子端電流的過程中引起相位延遲角，對調理信號相位角實時補償，使由高頻注入法實現的永磁同步電機無位置傳感器矢量控制系統的穩(wěn)態(tài)誤差和系統穩(wěn)定性得到提高。
【專利說明】基于PMSM低速無位置傳感器矢量控制系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于改進高頻脈振電壓注入法的控制器，用于永磁同步電機無位 置傳感器的矢量控制，較傳統的高頻脈振電壓注入法永磁同步電機無位置傳感器矢量控制 控制系統相比，大大提高了系統的精準度、可靠性。
【背景技術】
[0002] 傳統高頻脈振注入法永磁同步電機無位置傳感器的矢量控制系統大多采用通過 電流檢測在理想情況下的調理信號進行解調，沒有考系統引起的延時角或不能進行延遲角 實時跟蹤補償，通過對高頻脈振電壓注入法的改進對系統引起的延遲角實時跟蹤補償，提 高了永磁同步電機無位置傳感器控制系統的穩(wěn)態(tài)誤差和穩(wěn)定性。
【發(fā)明內容】
[0003] 發(fā)明目的
[0004] 本發(fā)明涉及一種基于PMSM低速無位置傳感器矢量控制系統及方法，其目的就是 為了解決傳統高頻脈振電壓注入法控制系統中的穩(wěn)態(tài)誤差低、穩(wěn)定性差的問題。
[0005] 技術方案
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術方案來實現的：
[0007] 基于PMSM低速無位置傳感器矢量控制系統，其特征在于：該系統包括有速度給定 經過矢量控制模塊和高頻電壓注入模塊連接到永磁同步電機，通過對永磁同步電機定子電 流的電流檢測濾波處理模塊實現電流環(huán)閉環(huán)連接到矢量控制模塊，進而由電流檢測濾波處 理模塊連接到延遲角跟蹤補償控制模塊和速度、轉角估計模塊，延遲角跟蹤補償控制模塊 的補償連接到速度、轉角估計模塊，通過速度、轉角估計模塊實現速度閉環(huán)。
[0008] -種如上所述基于PMSM低速無位置傳感器矢量控制系統的控制方法，其特征在 于：對注入的高頻電壓信號到檢測的高頻電流信號的延遲角進行實時跟蹤進而實現實時補 償，達到整個系統最小穩(wěn)態(tài)誤差的運行，步驟如下：
[0009] (1)系統通過高頻脈振電壓信號的注入，由檢測永磁同步電機定子側電流的iql變 換分量，通過濾波器、鎖相環(huán)處理得到電機速度、位置；在信號調理過程中需要檢測由系統 器件產生的延遲角作為跟蹤輸入對速度轉角估算模塊里的調理信號進行糾正；
[0010] (2)通過檢測電流分量idl通過鎖相環(huán)得到延遲角，輸入到調理信號中；對高頻電 流信號i qh進行調理、濾波等處理、PI估算得到永磁同步電機的轉速、位置和d、q軸電流進 而實現矢量控制，重復步驟（1)。
[0011] 在調理信號中對系統產生的延遲角進行了實時跟蹤補償。
[0012] 優(yōu)點及效果
[0013] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點及有益效果：
[0014] 本發(fā)明突破了傳統高頻脈振電壓注入法永磁同步電機無位置傳感器矢量控制系 統中不能準確的跟蹤電機轉速和位置，控制系統不穩(wěn)定的問題，本發(fā)明在傳統脈振高頻電 壓注入法永磁同步電機無位置傳感器的矢量控制系統中，考慮了濾波器延時，并對延時角 進行實時跟蹤補償，經驗證采用改進的脈振高頻電壓注入法永磁同步電機無位置傳感器的 矢量控制控制技術與傳統的高頻脈振電壓注入法控制技術相比，系統穩(wěn)態(tài)誤差大大提高， 穩(wěn)定性得到了提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1為采用改進高頻脈振電壓注入法永磁同步電機無位置傳感器矢量控制系統 結構圖；
[0016] 圖2為改進高頻脈振電壓注入法永磁同步電機無位置傳感器矢量控制的結構和 流程圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的說明：
[0018] 本發(fā)明可用于永磁同步電機無位置傳感器的矢量控制系統中，可以很好地解決永 磁同步電機無位置傳感器矢量控制系統中的不穩(wěn)定、穩(wěn)態(tài)誤差大的問題，發(fā)明了延遲角實 時跟蹤控制器，由原來的高頻電流信號處理控制器和附加的延遲角跟蹤補償控制器組成， 其中調理信號由原來的理想條件增加了實時跟蹤補償的延時角的調理信號進行了修正，減 小了永磁同步電機的速度位置估計誤差，使整個系統的穩(wěn)定性得到了提高。
[0019] 本發(fā)明這種基于PMSM低速無位置傳感器矢量控制系統，該系統包括有速度給定 經過矢量控制模塊和高頻電壓注入模塊連接到永磁同步電機，通過對永磁同步電機定子電 流的電流檢測濾波處理模塊實現電流環(huán)閉環(huán)連接到矢量控制模塊，進而有電流檢測濾波處 理模塊連接到延遲角跟蹤補償控制模塊和速度、轉角估計模塊，延遲角跟蹤補償控制模塊 的補償連接到速度、轉角估計模塊，通過速度、轉角估計模塊實現速度閉環(huán)。
[0020] 上述基于PMSM低速無位置傳感器矢量控制系統的控制方法，采用了一種新型跟 蹤濾波器延遲角的跟蹤補償方法。
[0021] 基于改進高頻脈振電壓永磁同步電機無位置傳感器矢量控制系統如圖1所示：在 d軸注入高頻正弦電壓信號，在永磁同步電機的定子端檢測到電流q軸的高頻電流信號與 注入的脈振高頻電壓同頻率的解調信號c 〇SWht相乘后，得到了包含轉子位置估計誤差信 息，然后經過濾波器、PI估算器的處理得到轉子速度和位置信息，我們的改進之處就是考慮 了系統器件對高頻電流信號的延遲角，在電流d軸測出引起的延遲角，也就是圖中對延遲 角的跟蹤并補償重新實時調整糾正解調信號為cosGvy + p)，實現了對更好效果的轉速和 位置估計。其結構和控制流程圖如圖2所示。下面結合圖2和公式，闡述基于改進脈振高 頻電壓注入法濾波器延時角跟蹤補償的過程和步驟：
[0022] 從電機定子端接受的電流進行坐標變換，在電流q坐標軸經過高通濾波器BSF得 到高頻電流信號，在考慮相位延遲角0的前提下
[0023]
【權利要求】
1. 一種基于PMSM低速無位置傳感器矢量控制系統，其特征在于：該系統包括有速度給 定經過矢量控制模塊和高頻電壓注入模塊連接到永磁同步電機，通過對永磁同步電機定子 電流的電流檢測濾波處理模塊實現電流環(huán)閉環(huán)連接到矢量控制模塊，進而由電流檢測濾波 處理模塊連接到延遲角跟蹤補償控制模塊和速度、轉角估計模塊，延遲角跟蹤補償控制模 塊的補償連接到速度、轉角估計模塊，通過速度、轉角估計模塊實現速度閉環(huán)。
2. -種如權利要求1所述基于PMSM低速無位置傳感器矢量控制系統的控制方法，其特 征在于：對注入的高頻電壓信號到檢測的高頻電流信號的延遲角進行實時跟蹤進而實現實 時補償，達到整個系統最小穩(wěn)態(tài)誤差的運行，步驟如下： (1) 系統通過高頻脈振電壓信號的注入，由檢測永磁同步電機定子側電流的iql變換分 量，通過濾波器、鎖相環(huán)處理得到電機速度、位置；在信號調理過程中需要檢測由系統器件 產生的延遲角作為跟蹤輸入對速度轉角估算模塊里的調理信號進行糾正； (2) 通過檢測電流分量idl通過鎖相環(huán)得到延遲角，輸入到調理信號中；對高頻電流信 號iqh進行調理、濾波等處理、PI估算得到永磁同步電機的轉速、位置和d、q軸電流進而實 現矢量控制，重復步驟（1)。
3. 根據權利要求2所述基于PMSM低速無位置傳感器矢量控制方法，其特征在于：在調 理信號中對系統產生的延遲角進行了實時跟蹤補償。
【文檔編號】H02P21/14GK104320036SQ201410624029
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權日:2014年11月7日
【發(fā)明者】楊霞, 曹興生, 張東星 申請人:沈陽工業(yè)大學