[发明专利]基于改进型q型锁相环的牵引电机无速度传感器控制方法

权利要求书

1.基于改进型q型锁相环的牵引电机无速度传感器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：搭建闭环转子磁链观测器观测转子磁链；

采用闭环转子磁链观测器，其中，低速时采用电流模型，高速时采用电压模型，并对由于积分和定子电阻压降引起的误差进行补偿；

步骤2：搭建改进型q型锁相环，即q-PLL；

在两相固定坐标系中，当将从鉴相器输出的虚部u_dq(t)用作反馈误差信号时，获得q-PLL，并且：

式中，u_1α，u_1β为输入信号，u_2α，u_2β为输出信号，U₁，ω₁，为输入信号的幅值，角频率和初相位，U₂，ω₂，为输出信号的幅值，角频率和初相位；

鉴相器输出的实部u_dp(t)为：

当跟踪频率斜坡信号时，q-PLL方案具有估计误差；如果把输入看作幅值归一化后的理想信号，q-PLL的闭环传递函数表示如下：

式中，k_p，k_i为环路滤波器增益；

由式(3)得其误差传递函数为：

当输入信号分别为频率斜坡变化时：

式中，θ_i3(s)为不同输入信号的传递函数，k是频率斜坡的增益；

进一步，误差传递函数为：

式中，为频率斜坡输入信号下的相位误差传递函数；

利用终值定理，得到不同输入信号下的稳态误差：

式中，为频率斜坡输入信号下的稳态误差；

由式(7)知q-PLL方案在追踪频率斜坡信号时稳态误差不为零；当在q-PLL中引入p分量时，由式(1)和(2)可以计算出角度误差：

补偿后的角度以及频率输出：

步骤3：将观测出的转子磁链输入到改进型q型锁相环中，得到电机转速和转子相位角；

基于改进型q-PLL的速度辨识主要由闭环转子磁链观测模型和改进型q-PLL组成，将由闭环转子磁链观测器所观测出的转子磁链输入到改进型q-PLL中，估计出转子磁链的同步转速再减去转差频率ω_sl即可得到电机转速，且转差频率为：

式中，ψ_r为转子磁链矢量，i_sq为定子电流在q轴的分量，L_m为互感，T_r为转子时间常数，T_r＝L_r/R_r，R_r为转子电阻，L_r为转子电感；

步骤4：将计算出的电机转速和转子相位角输入到牵引电机矢量控制系统中，完成牵引电机的无速度传感器控制。