[发明专利]基于变频跟踪的永磁同步电机的位置检测装置及方法

说明书

本发明公开了基于变频跟踪的永磁同步电机的位置检测装置及方法，属于电机控制技术领域。本发明为了解决现有的滑模观测器会引起系统抖振，并且在检测过程中对反电动势动态估算精度低问题。本发明根据定子电压u_α、u_β得到定子电流估算值根据所述定子电流估算值得到定子电流频率f；根据所述定子电流频率f和所述定子电流偏差值得到反电动势估计值根据所述反电动势估计值得到永磁同步电机的转子位置角估计值本发明解决了现有滑模观测器引起系统抖震和动态过程中反电动势估算精度低的问题。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，特别是涉及基于变频跟踪的永磁同步电机的位置检测装置及方法。

背景技术

多相PMSM具有输出功率大、转矩脉动小、谐波含量低、可靠性高等优点，在电动汽车、船舶推进、航空航天、轨道交通等要求大功率及高可靠性的场合具有广阔的应用前景。多相PMSM控制系统需要安装位置传感器来检测转子位置信息，但是位置传感器会增加系统成本并降低了系统可靠性，限制了其应用场合。因此，为提高系统可靠性，无位置传感器检测技术是一种可行的技术方案。

多相PMSM无位置检测技术一般分为两类：一类是适用于低速和零速区域的高频注入法，其利用电机转子凸极效应估算转子位置和转速，估算精度与转速无关，并且对电机参数变化不敏感，但是这种方法需要PMSM具有一定的凸极性。此外，还必须把握好注入高频信号的幅值，否则会带来电磁噪声。另一类是适于中高速的转子位置和转速的估计，依赖于电机反电动势，如扩展卡尔曼滤波法、模型参考法和滑模观测器法等。

现有的滑模观测器会引起系统抖振，并且在检测过程中对反电动势动态估算精度低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了基于变频跟踪的永磁同步电机的位置检测装置及方法，通过定子电流跟踪抑制系统抖振，并提高了反电动势的估算精度。

本发明提供了基于变频跟踪的永磁同步电机的位置检测装置，包括：

滑模观测模块，用以根据定子电压u_α、u_β得到定子电流估算值

锁相环模块，用以根据所述定子电流估算值得到定子电流频率f；

定子电流变频跟踪模块，用以根据所述定子电流频率f和所述定子电流偏差值得到反电动势估计值所述反电动势估计值反馈至步骤S1中；

三阶扩展状态观测器，用以根据所述反电动势估计值得到永磁同步电机的转子位置角估计值

本发明另一方面提供了基于变频跟踪的永磁同步电机的位置检测方法，包括如下步骤：

S1、根据定子电压u_α、u_β得到定子电流估算值

S2、根据所述定子电流估算值得到定子电流频率f；

S3、根据所述定子电流频率f和所述定子电流偏差值得到反电动势估计值所述反电动势估计值反馈至步骤S1中；

S4、根据所述反电动势估计值得到永磁同步电机的转子位置角估计值

优选的，步骤S1具体包括：

S11、建立α-β坐标系下的永磁同步电机模型：

S12、根据所述永磁同步电机模型建立改进的滑模观测器，进而得到定子电流偏差值所述改进的滑模观测器为：

其中，F()为FVT函数。

优选的，步骤S2包括：

S21、根据定子电流估计值得到电流变化量Δi，所述电流变化量Δi为：