[发明专利]一种基于信号注入的位置辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于信号注入的位置辨识方法，包括：在静止两相坐标系下注入相同的恒频率等幅值的正弦电压信号，产生包含位置信息的谐波电流；利用电流传感器采样电流；利用高通或带通滤波器分离采样电流的基波和谐波，取出谐波响应电流[i_αh i_βh]^T；通过[i_αh i_βh]^T计算高频电压响应电流[i_xh i_yh]^T，[i_xh i_yh]^T乘以sin(ω_ht)，再经低通滤波处理，除去信号中原有的sin(ω_ht)项得到[i_xh‑low i_yh‑low]^T；本发明的基于信号注入的位置辨识方法，在静止两相坐标系中注入高频电压信号，由于电机的凸极效应，会产生包含位置信息的谐波电流，对此电流进行处理从而提取出位置信息，本方案的方法在静止坐标系下注入信号，调试较为容易，避免了复杂的坐标变换，系统相对简单，成本较低。

技术领域

本发明涉及伺服控制领域，特别涉及一种基于信号注入的位置辨识方法。

背景技术

在伺服控制系统中，位置信息用于定位、调速、产生电流矢量等各个阶段，是极为重要的信息。位置传感器(如光电码盘、光栅、磁栅等)广泛用于提供动子位置的反馈，应用十分成熟。但常用机械位置传感器存在一定的局限性：

1、位置传感器增加了硬件复杂程度，位置传感器的安装增加了系统体积与质量，需配合提取位置信号的硬件电路使用，传感器使用时需时常检查和维护；

2、位置传感器的精度受温度、潮湿、震动、电磁干扰等环境因素影响；

3、位置传感器成本高，占用系统预算。

上述局限性限制了位置传感器的应用，从而限制了伺服系统的应用。为了突破这一限制，在特殊要求下，可采用无位置传感器控制。无位置传感器控制的核心是位置信息的辨识，当今位置辨识的方法可分为两类：基于反电势的基波模型法与基于凸极的谐波分析法。基于反电势的基波模型法在额定速度5％以下时，精度和可靠性低，无法独立使用。基于凸极电感的谐波分析法可在低速和零速下使用，且具有一定的调速带宽。目前流行的谐波分析法主要有旋转高频电压注入法和脉振高频电压注入法。然而，旋转高频电压注入法涉及复杂的坐标变换，系统过于复杂；脉振高频电压注入法是在假定位置下进行，调试难度较大。本发明提出了一种信号注入法，不涉及坐标变换，不基于假定位置，从系统复杂度和调试便捷程度方面优于上述两种方法。

发明内容

本发明目的是：提供一种基于信号注入的位置辨识方法，在静止两相坐标系中注入高频电压信号，由于电机的凸极效应，会产生包含位置信息的谐波电流，对此电流进行处理从而提取出位置信息。

本发明的技术方案是：

一种基于信号注入的位置辨识方法，包括：

(1)在静止两相坐标系下注入相同的恒频率等幅值的正弦电压信号，产生包含位置信息的谐波电流；

(2)利用电流传感器采样电流；

(3)利用高通或带通滤波器分离采样电流的基波和谐波，取出谐波响应电流[i_αhi_βh]^T；