[发明专利]一种永磁同步电机位置传感器谐波干扰的提取和补偿方法

说明书

本发明属于电机控制领域，具体技术方案为：一种永磁同步电机位置传感器谐波干扰的提取和补偿方法，具体步骤如下：首先，在未加入谐波提取补偿方法的条件下离线运行电机，利用旋转变压器获得含有谐波分量的电机位置信号；进一步，计算出位置信号的正余弦值，使用快速傅里叶变化对其分析，得到位置信号正余弦值的主要谐波频率；其次，在线运行电机，将近似后的位置信号正余弦值作为可测信号，对其构造特殊的辅助滤波器，进而可对标准正弦信号和谐波信号重新定义，随后构造观测器，对待估项进行估计；最终根据标准正弦和谐波之间的对偶关系对相关矢量进行反推，实现对标准正弦和谐波信号的提取补偿，消除谐波对矢量控制系统的影响。

技术领域

本发明属于电机控制领域，具体涉及一种永磁同步电机位置传感器谐波干扰的提取和补偿方法。

背景技术

在永磁同步电机的磁场定向控制中，电机转子磁极位置的检测十分关键，它能够实时反映电机的运动状态，反馈电机控制系统的重要信息。电机转子位置通常通过旋转位置传感器测量获得，以编码器和旋转变压器为代表。旋转变压器由于其能够快速响应，可靠性高和能够与环境良好的适应等特点，应用更加广泛。但由于非理想的机械安装组件和大规模不一致的安装，导致出现了转子偏心、旋变正余弦绕组非正交、调理电路非对称等等一系列的问题，使得检测到的位置信号不可避免地出现不同频次的周期误差，影响控制性能，上述问题极大制约了永磁同步电机的应用。

关于永磁同步电机位置信号谐波干扰的滤除，在以下文献中有具体公开：

在文献【章回炫，范涛，国敬，等.永磁同步电机位置信号误差的影响分析及消除[J].中国电机工程学报，2020，40：294-302.】中，提出一种基于改进准谐振控制器(quasi-resonant controller)的转子位置信息准确提取方法，通过重新定义准谐振控制器的积分系数，实现永磁同步电机位置信号谐波的滤除，进而改善其控制性能，但谐波提取稳态误差较大，对基频偏移或测量噪声比较敏感。

在文献【Wang L,Liu X,Wang C.Improved disturbance observer basedcontrol for airborne photoelectric stabilized platform[J].Optik-InternationalJournal for Light and Electron Optics,2019,(188)；133-136.】中，将谐波描述为外部系统，利用观测器对外部系统进行重构，但此类方法冗余参数计算较多，并且参数之间存在非线性耦合，算法复杂，运算量大，难以保证估计参数的全局性。

在文献【Shi Tingna,Wang Zheng,Xia Changliang.Speed measurement errorsuppression for PMSM control system using self-adaption kalman observer[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2015,62(5):2753-2763.】中，使用自适应卡尔曼观测器的方法，通过计算当前时间的测量噪声，以此来更新增益矩阵补偿测量噪声，但其主要针对分辨率有限引起的测量噪声，对由于非理想因素造成的旋转变压器周期性谐波效果并不明显。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种永磁同步电机位置传感器谐波干扰的提取和补偿方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：一种永磁同步电机位置传感器谐波干扰的提取和补偿方法，包括：

步骤一、将未加入谐波提取补偿方法的永磁同步电机离线运行在恒定的期望转速下，由期望转速推算出恒定条件下转速当中的基波频率w，通过旋转变压器得到电机含有谐波分量的位置信号θ；

步骤二、假设位置信号θ中存在一个频率为pw的谐波信号，可以由此计算出含有谐波的位置信号正弦值sinθ和余弦值cosθ的表达式；