基于广义二阶积分器的表贴式永磁同步电机低速转子位置检测方法

发布时间：2019-11-07 11:34

【摘要】：在基于脉振高频电流注入的表贴式永磁同步电机无位置传感器控制中,常采用高阶滤波器来调制信号以抑制阶跃信号带来的误差。该文提出一种基于广义二阶积分器的新型转子位置观测器,由两个广义二阶积分器串联构成。前级实现高频信号提取功能,后级用于误差幅值获取。该结构有效减小了信号处理产生的延时,减轻了运算负担;同时在位置观测器中引入微分前馈控制,明显降低了动态过程中阶跃信号对位置观测器的影响;最后基于RT-LAB控制器对上述方法进行了实验,结果表明所提观测器改善了系统的控制性能。
【图文】：

电机高频电压方程为dhrqdhshdqhrdshqqhrfj0juRLLiuLRLiωωωωωψ+=++（1）式中，udh和uqh分别为实际d、q轴高频电压；idh和iqh分别为实际d、q轴高频电流；Ld和Lq分别为d、q轴电感，在表贴式永磁同步电机中一般有Ld=Lq；Rs为定子电阻；ωr为转子的电角速度；ωh为所注入高频信号的频率；ψf为转子磁链。1.2高频电压响应定义静止参考坐标系为α-β坐标系；实际的旋转参考坐标系为d-q坐标系；估计的旋转参考坐标系为d-q坐标系，如图1所示。图1三个坐标系之间的关系图Fig.1Therelationshipamongthreereferenceframes采用id=0的矢量控制，在估计旋转坐标系d-q上注入高频电流信号，形式为

ΔΔ（3）式中，ΔL为d、q轴差模电感，dqΔL=(LL)/2，该项由饱和凸极性产生；L为d、q轴共模电感，()dqL=L+L/2；Δθ为位置估计误差。1.3位置误差信息提取传统转子位置观测器结构如图2所示。为了抑制反馈q轴电压中的直流量和低次谐波对位置估计的干扰，通常采用带通滤波器BPF先提取q轴电压响应中的高频分量，然后将高频分量与同相位的hcos(ωt)信号相乘进行调制，输出经低通滤波器LPF即可得到转子位置误差信息f(Δθ)，将f(Δθ)调节到0，即可得到估计的转子位置信息。脉振高频电流注入法控制框图如图3所示。(())()qhhhmf(Δθ)=LPFucosωt=ωΔLIsin2Δθ2（4）图2传统转子位置观测器结构Fig.2Schematicoftraditionalpositionobserver图3脉振高频电流注入法控制框图Fig.3Controlblockdiagramofpulsatinghigh-frequencycurrentinjectionmethod1.4滤波器对系统带宽的限制高频信号处理过程中用于消除基波及特定次谐波的BPF会限制位置观测器的带宽[19]，低阶BPF会降低高频信号的信噪比，使转子位置估计出现较大波动；而高阶BPF所导致的系统延时问题又影响动态性能。观测器中的LPF用于消除高次谐波，它会影响速度环的带宽。低阶LPF会导致转速估计中噪声变大，影响电机的稳定运行；高阶LPF会引入较大的延时，限制电机转速环快速性的提升。因此，若能消除数字滤波器所带来的弊端，系统运行性能将得到改善。2新型转子位置观测器在实际系统运行过程中，逆变器非线性、数字化控制[16]等引入的谐波含量非常丰富，低阶的数字滤波器滤波效果很差，往往需要高阶的滤波器才能达到较好的位置信息提取效果，但随着阶数的提升，所提取信号的相角偏移也会变大。同时，，数字滤波器的使用会增加控制系统的?


本文编号：2557261