[发明专利]共直流母线开绕组永磁同步电机转子位置辨识方法

说明书

本发明公开了一种共直流母线开绕组永磁同步电机转子位置辨识方法，属于电机控制领域。为了解决现有的位置辨识方法中存在的抗干扰性差、可靠性低，难以工程应用的问题。本发明方法是直接采样得到三相绕组电流i_a、i_b和i_c，通过带有锁频环的二阶广义积分器得到正交的零序电流信号，外差法处理得到位置偏差信号ε，然后通过锁相环PLL获得当前周期转子位置估计值最后再计算出转子估计位置避免了额外的电压检测电路，算法简单易行，另外位置辨识算法与电机参数无关，抗干扰性更高，鲁棒性更强，适合工程应用。

技术领域

本发明涉及共直流母线开绕组永磁同步电机转子位置辨识方法，属于电机控制领域。

背景技术

永磁同步电机具有高转矩、高功率密度、高效率和运行性能优良的优点，在电动汽车、风电和伺服领域得到广泛应用。而共直流母线开绕组永磁同步电机除了具有永磁同步电机的优点外，还包括控制灵活，母线电压利用率高，容错能力强等优势。为了充分利用共直流母线开绕组永磁同步电机，实现电机驱动系统高精度、高性能的矢量控制，必须准确获取转子的位置信息，通常采用机械位置传感器或无传感器算法来检测位置。但是机械传感器增加了系统重量和成本，降低了可靠性。因此，共直流母线开绕组永磁同步电机转子无传感器位置辨识是一项重要且亟待解决的技术。

开绕组永磁同步电机是将传统Y型连接电机绕组的中性点打开，连接到两台变流器的拓扑结构，而共直流母线结构的开绕组永磁同步电机提供了零序电流通路，因此零序电流可以存在于电机绕组中。而零序电流又与电机转子位置有关，因此可以用于位置估计。

2011年IEEE文献“Position Sensorless Control of PM Synchronous MotorsBased on Zero-Sequence Carrier Injection”(“基于零序载波注入的永磁同步电机无传感器控制”——2011年IEEE工业电子期刊)，在零轴上注入电压信号的基础上，通过采样得到的电流估计电机转子位置，动态性能好，信噪比高，但是需要在特定时刻进行采样，算法较为复杂。

2016年IEEE文献“Novel Square-Wave Signal Injection Method Using Zero-Sequence Voltage for Sensorless Control of PMSM Drivers”(“基于新型方波信号注入的永磁同步电机零序电压无传感器驱动控制”——2016年IEEE工业电子期刊)，通过注入方波电压信号，然后解调检测零序电压提取出转子位置信号。该方法可以注入非常高的频率，拥有较大的系统带宽，也不需要微分运算，稳定性更好，但是该方法在检测零序电压的时候引入了额外的零序电压检测电路，可靠性变差，难以工程应用。

2016年IEEE文献“A Novel Zero-Sequence Model-Based Sensorless Methodfor Open-Winding PMSM With Common DC Bus”(“基于零序电流模型的共直流母线开绕组永磁同步电机无传感器方法”——2016年IEEE工业电子期刊)，通过检测零序电压信号，通过零序电流方程计算出零序电流，然后解调零序电流实现转子位置估计。该方法避免了使用零序电压检测电路，提高了可靠性，但是该方法使用基于零序电流模型方法计算零序电流，因此对电机参数要求较高，鲁棒性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题为针对现有共直流母线开绕组永磁同步电机转子位置辨识中存在的可靠性差、工程实用性差和抗干扰能力弱的问题，提供了一种共直流母线开绕组永磁同步电机转子位置辨识方法，采样得到三相绕组电流i_a、i_b和i_c，经过信号处理得到位置偏差信号ε，最后通过锁相环PLL计算出转子估计位置