[发明专利]基于高频脉振注入法的PMSM转速提取方法

说明书

本发明公开了基于高频脉振注入法的PMSM转速提取方法，包括步骤：S1、通过电流传感器采集基于高频脉振注入法下永磁同步电机的三相电流；S2、将三相电流转换为αβ静止坐标系的电流；S3、解调并通过低通滤波器得到与转角位置有关的响应电流信号；S4、通过解调电流得到估计的永磁同步电机的转角信号；S5、根据得到的转角信号得到估计转速，从而提取转速信息。通过电流传感器采集永磁同步电机的三相电流，解调并经过低通滤波器处理得到响应电流，基于响应电流即可得到转角信号，并进一步得到估计转速。本方法不需要使用机械式速度传感器，只需要电流传感器，因此操作设置简单，对空间尺寸和编码器的参数没有要求，维修成本低。

技术领域

本发明属于永磁同步电机和信号处理领域，特别涉及基于高频脉振注入法的PMSM转速提取方法。

背景技术

永磁同步电机具备结构简单、体积小、功率因数高、运行可靠等优点，近年来受到越来越广泛的应用和关注。而转速既是电机运行与控制性能的指标之一，也是电机阶次跟踪、时变滤波分析等变工况故障诊断所需要的重要参数。因此，对于转速的准确估计具有重要的工程应用价值和意义。常规的转速获取是在转子轴上安装光电编码器、旋转变压器等机械式传感器，虽然能直观地读取数据且操作方便，但是对于轴向尺寸、同轴度和编码器参数有一定的要求，增加了转速测试的难度和复杂程度。而基于电流信号的转速估计，对于无传感器控制的永磁同步电机，无法直接通过简单的方法获得转速信息，以便用于后续其他系统的控制或者检测电机运动状态。因此，本发明基于高频脉振注入法(Wang S,Yang K,Chen K.An Improved Position-Sensorless Control Method at Low Speed for PMSMBased on Highfrequency Signal Injection into a Rotating Reference Frame[J].IEEE Access,2019,PP(99):1-1)的电流特性，提出了一种只需要简单采集永磁同步电机三相电流就可以获得估计转速的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供基于高频脉振注入法的PMSM转速提取方法，通过电流传感器采集永磁同步电机的三相电流，解调并经过低通滤波器处理得到响应电流，基于响应电流即可得到转角信号，并进一步得到估计转速。

本发明目的通过至少以下技术方案之一实现。

基于高频脉振注入法的PMSM转速提取方法，包括以下步骤：

S1、通过电流传感器采集基于高频脉振注入法下永磁同步电机的三相电流；

S2、将三相电流转换为αβ静止坐标系的电流；

S3、解调并通过低通滤波器得到与转角位置有关的响应电流信号；

S4、通过解调电流得到估计的永磁同步电机的转角信号；

S5、根据得到的转角信号得到估计转速，从而提取转速信息。

进一步地，所述步骤S1具体包括：

骤S1的具体步骤包括：

S11、建立基于SVPWM的永磁同步电机矢量控制仿真模型和实验平台，并在d轴注入高频电压信号；

S12、在所述永磁同步电机的逆变器输出端安装3个霍尔式电流传感器，并将霍尔式电流传感连接数据采集器；

S13、设置采样参数后，进行采样，记最终采集的三相电流时域信号为i_a、i_b、i_c。

进一步地，所述采样参数包括采样频率f_s和采样时间间隔Δt，其中，Δt＝1/f_s。

进一步地，数据采集器的所述采样频率f_s为96000Hz。