[发明专利]永磁同步电机转子位置偏移误差在线抑制方法

说明书

一种永磁同步电机转子位置偏移误差在线抑制方法，属于电机控制领域。本发明针对现有转子位置偏移误差的抑制方法需要离线测量，并且存在低信噪比和较大电流幅值波动的问题。包括：将高频方波电压信号注入到γ‑δ轴系中，基于γ‑δ轴系下建立的永磁同步电机高频数学模型辨识得到原始转子位置估计值；基于电机电磁转矩方程，利用相邻时刻的能够根据负载条件进行自适应调整的两个电流矢量幅值及其对应的电流矢量角，计算获得原始转子位置估计值中存在的转子位置偏移误差；根据转子位置偏移误差对原始转子位置估计值进行在线补偿，实现转子位置偏移误差在线抑制。本发明有效避免了误差检测过程中低信噪比和较大电流幅值波动问题。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机转子位置偏移误差在线抑制方法，属于电机控制领域。

背景技术

随着世界工业化进程的发展，电机始终作为机电能量转换过程中的重要环节。近年来，永磁同步电机凭借结构简单、体积小、功率密度高、效率高、调速性能好等特点，成为变频调速电气传动系统及新能源汽车行业的理想选择，并在中小功率应用领域有较为突出的表现。

在高性能永磁同步电机调速系统应用中，转子位置信息是信号解耦控制的必要条件。工业上通常在电机轴端部安装光电编码器、旋转变压器或者霍尔传感器等机械位置检测元件来获取转子位置信息。然而位置传感器的安装引起系统成本增加、体积增大、可靠性降低等诸多问题，频繁的检测维修限制了永磁同步电机的应用场合。因此，无位置传感器永磁同步电机控制方法成为了目前交流电机控制技术领域中的研究热点。

高频信号注入法为零低速领域无传感器控制较为常用的方法，这类方法具有高信噪比和强鲁棒性的优势。然而当负载较重时，由电机交叉饱和效应等因素所引起的转子位置偏移误差较为严重。随着交叉饱和效应的加剧，较大的位置偏移误差可能导致信号解耦失败，电机无传感器运行失衡。因此，抑制转子位置偏移误差对无传感器稳定运行具有重要意义。

利用有限元分析获取电机电感参数变化曲线，进而对控制算法中参数变量进行实时更新以补偿转子位置偏移误差的方法具有显著的抑制效果。然而该方法需要预先了解电机结构，工程实用性较低。交叉饱和效应随负载变重而加剧，因此一种行之有效的方法是通过离线测量的方式获取转子位置直流偏差与负载(q轴电流)之间关系曲线进行补偿。但是该方法需要预先离线测量位置偏移误差与q轴电流之间的比例因子。目前，大部分位置偏移误差抑制方法是通过离线测量的方式，获取电感参数变化曲线或系数比例因子，这种方法对电机参数敏感性较高，通用性较低。因此，为了提高工程实用性，提供一种低参数敏感性和高算法适应性的永磁同步电机转子位置偏移误差在线抑制方法具有重要意义。

发明内容

针对现有转子位置偏移误差的抑制方法需要离线测量，并且存在低信噪比和较大电流幅值波动的问题，本发明提供一种永磁同步电机转子位置偏移误差在线抑制方法。

本发明的一种永磁同步电机转子位置偏移误差在线抑制方法，包括，

将高频方波电压信号注入到γ-δ轴系中，基于γ-δ轴系下建立的永磁同步电机高频数学模型辨识得到原始转子位置估计值；

基于电机电磁转矩方程，利用相邻时刻的能够根据负载条件进行自适应调整的两个电流矢量幅值及其对应的电流矢量角，计算获得原始转子位置估计值中存在的转子位置偏移误差；

根据转子位置偏移误差对原始转子位置估计值进行在线补偿，实现转子位置偏移误差在线抑制。

根据本发明的永磁同步电机转子位置偏移误差在线抑制方法，

γ-δ轴系下永磁同步电机高频数学模型为：