[发明专利]一种基于直接解耦的三级同步电机转子位置估计方法

权利要求书

1.一种基于直接解耦的三级同步电机转子位置估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、获取三级式同步电机的主励磁机采用的励磁电流i_f；

步骤S2、采用二阶广义积分器从主发电机起动控制的电流环输出中提取高频响应信号u_αh和u_βh及正交信号qu_αh和qu_βh；

步骤S3、对步骤S1中励磁电流i_f进行平方运算，获取信号通过二阶广义积分器获取与正交的高频正余弦信号i_fhcos和i_fhsin；

步骤S4、对步骤S2-S3中提取出的高频正余弦信号和高频响应信号及其正交信号进行解析运算，获取高频响应信号的相位

步骤S5、比较与初始位置角θ₀的正余弦成正比的|u_αh|和|u_βh|值大小，对高频余弦信号进行延时处理，获得与高频响应信号同步的解耦信号f_h；

步骤S6、从主发电机定子侧两相同步旋转坐标系提取出含转子位置估计误差的高频信号，与所述解耦信号f_h相乘，进行幅值调制，用低通滤波器滤除高频部分，经过PI调节器和积分器，最终计算出转子位置估计值。

2.根据权利要求1所述的一种基于直接解耦的三级同步电机转子位置估计方法，其特征在于，步骤S1中励磁电流表示如下：

i_f＝I_fsin(ω_ft)

其中I_f为主励磁机励磁电流幅值，ω_f为主励磁机励磁频率。

3.根据权利要求1所述的一种基于直接解耦的三级同步电机转子位置估计方法，其特征在于，步骤S2中，在两相静止坐标系上，包含转子位置信息的高频响应信号表示为：

其中，u_h为高频响应信号的幅值，为对应的相位，ω_f为主励磁机励磁频率，θ为主发电机转子位置角，且θ＝ω_rt+θ₀，ω_r为主发电机转子电角速度，θ₀为电机静止时的初始位置角；

所述二阶广义积分器的谐振频率为ω_n＝2ω_f，在静止时提取正交信号如下：

4.根据权利要求3所述的一种基于直接解耦的三级同步电机转子位置估计方法，其特征在于，步骤S3中，对步骤S1所述的励磁电流进行平方运算如下：

其中，I_f为主励磁机励磁电流幅值，信号含有与所述高频响应信号同频的余弦信号分量，通过二阶广义积分器提取该信号，并得到与其正交的高频正余弦信号如下：

其中I_fh为高频正余弦信号的幅值。

5.根据权利要求1所述的一种基于直接解耦的三级同步电机转子位置估计方法，其特征在于，步骤S4中，获取高频响应信号的相位具体步骤包括：

其中k_h＝I_fh·u_h；I_fh为高频正余弦信号的幅值，u_h为高频响应信号的幅值；

高频响应信号的相位表示如下：

6.根据权利要求5所述的一种基于直接解耦的三级同步电机转子位置估计方法，其特征在于，步骤S5中，比较与θ₀的正余弦成正比的|u_αh|和|u_βh|值大小，选取较大的一组进行相位计算如下：

对高频余弦信号进行延时处理，获得与高频响应信号同步的解耦信号：

其中，ω_f为主励磁机励磁频率。

7.根据权利要求1所述的一种基于直接解耦的三级同步电机转子位置估计方法，其特征在于，步骤S6中计算转子位置估计值具体包括：

从主发电机定子侧两相同步旋转坐标系提取出含转子位置估计误差的高频信号：

其中，θ为主发电机转子位置角，u_h为高频响应信号的幅值，△θ为转子位置估计误差；u_qh与所述解耦信号f_h相乘，进行幅值调制：

其中，ω_f为主励磁机励磁频率，I_fh为高频正余弦信号的幅值；

用低通滤波器滤除高频部分，经过PI调节器和积分器，最终获得转子位置估计值