[发明专利]基于均匀分布边缘粒子滤波永磁同步电动机转速估计方法有效

专利信息
申请号: 201710224231.4 申请日: 2017-04-07
公开(公告)号: CN106849803B 公开(公告)日: 2019-02-01
发明(设计)人: 任海鹏;南子元;李洁 申请(专利权)人: 西安理工大学
主分类号: H02P21/18 分类号: H02P21/18;H02P21/13
代理公司: 西安弘理专利事务所 61214 代理人: 王奇
地址: 710048*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 基于 均匀分布 边缘 粒子 滤波 永磁 同步电动机 转速 估计 方法
【权利要求书】:

1.一种基于均匀分布边缘粒子滤波永磁同步电动机转速估计方法,其特征在于,按照以下步骤实施:

步骤1、初始化:

设置ωe,0为永磁同步电动机的转速初值,θe,0为永磁同步电动机的转子初始位置,P0为卡尔曼滤波过程初始协方差,t=1为初始化时刻;

步骤2、在速度估计定时中断到来时,t时刻的转子位置θe,t由下式(1)计算得到:

θe,t=θe,t-1e,t-1Δt, (1)

其中,θe,t为t时刻位置基准值,θe,t-1为t-1时刻的转子位置,ωe,t-1为t-1时刻的永磁同步电动机估计转速,Δt为采样时间;然后产生N个均匀分布在(θe,t-1,θe,t+1)上的随机粒子,第i个粒子位置记为

步骤3、将θe,t和产生的N个粒子位置分别进行dq轴坐标变换,采用Clark变换式(2)、Park变换式(3)和(4),分别得到dq轴电流、电压的四个值id,iq,ud,uq,以及每个粒子对应的四个估计值

iɑ、iβ分别是α-β坐标系下的电流,iB、iC分别是霍尔元件H0和H1采样得到的电动机B相和C相电流值,iA=-(iB+iC);

uα,uβ分别是α-β坐标系下的电压值,利用公式(3)和公式(4)得到dq轴电流电压的四个标准值id,iq,ud,uq,θe,t分别取代入公式(3)和(4)则可得到N个位置估计值各自对应的四个估计值

步骤4、根据下面的三个表达式分别计算各个数值:

yt=[id,t-adid,t-1-cdud,t-1,iq,t-aqiq,t-1-cquq,t-1]T

其中,右上标T是代表向量转置;

yt是基准转速对应的计算向量;

为yt的第i个粒子的估计值,Ci对应第i个粒子的计算值,

常数

其中,Rs表示定子电阻,Lsd、Lsq分别表示定子电感在dq轴的分量,表示永磁体磁链,Δt表示采样周期;

步骤5、利用前面步骤得到的yt,Cie,t-1,Pt-1数值,通过卡尔曼滤波得到和Pti,为第i个粒子对应的转速估计值,Pti为第i个粒子对应的协方差,Pt-1为t-1时刻的协方差,卡尔曼滤波的计算式见下式(6):

其中,Ki是卡尔曼增益,CiT是第i个粒子对应的Ci的转置,ρi为第i个粒子对应的计算值,r,Q分别为测量噪声方差和过程噪声方差;

步骤6、根据前面步骤得到的yt,Ci,分别计算每个粒子的权重,得到权重最大粒子的序号imax,满足Wtimax≥Wti,i=1,2,...,N,权重计算表达式如下式(7):

步骤7、更新状态,即将Pt=Ptimax、同时更新,输出永磁同步电动机的估计转速ωe,t和转子位置θe,t

步骤8、再次进行更新,取t=t+1,当下一个速度估计定时中断到来时,回到步骤2开始下一个循环。

2.根据权利要求1所述的基于均匀分布边缘粒子滤波永磁同步电动机转速估计方法,其特征在于:

该方法依赖的控制系统结构是,包括数字信号控制器、驱动逆变器和电动机三大部分,其中的数字信号控制器包括并列设置的A/D和空间矢量调制;驱动逆变器中包括三相全桥逆变器和不控整流,三相全桥逆变器通过不控整流与三相工频电源连接;空间矢量调制产生的驱动信号驱动三相全桥逆变器给电动机供电,电机驱动的两相电流分别通过霍尔元件H0和H1测量和变换,结果分别通过ADC0和ADC1送入数字信号控制器进行运算,实现对永磁同步电动机的控制。

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