[发明专利]一种永磁同步电机速度辨识方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机速度辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，在电机定子绕组侧建立虚拟旋转的dq轴坐标系，电机在线运行时，在虚拟旋转dq轴坐标系的d轴上注入电压信号u_i，如下式所示：

u_i＝U_icos(ω_it)

其中，U_i为注入电压信号的幅值，ω_i为注入电压信号的频率；电机在线运行时，在此注入电压信号u_i的作用下电机产生振动；

所述虚拟旋转的dq轴坐标系的初始位置与电机绕组侧A相绕组轴线重合，其旋转角速度为ω_v，ω_v的值大于电机的额定角速度ω_re，且ω_v取ω_re的3倍以上；

步骤2，通过安装在电机表面的振动传感器，检测电机在线运行时由注入电压信号产生的电机表面的振动信号V_s，并利用带通滤波器对振动信号进行滤波处理，滤除与注入电压不同频的振动信号分量V_d，保持与注入电压信号同频的振动信号分量V_i，V_i具体表示为：

V_i＝V_mcos(ω_it)sin(ω_vt-ω_rt)

其中，V_m为电机在注入信号下产生的振动信号的振幅，ω_r为电机在线运行时的角速度；

步骤3，将与注入电压同频的振动信号V_i乘以cos(ω_it)，然后利用低通滤波器将结果中含有cos(2ω_it)项的高频信号分量滤除，留下含转速信息的信号分量V_speed；

步骤4，利用转速观测器来从含有转速信息的信号分量V_speed中获取转速值和转子位置。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机速度辨识方法，其特征在于，所述步骤1中电机产生的振动由注入电压信号u_i产生的电磁转矩T_i产生，

其中，K_m为与定子线圈分布相关的比例系数，N为电枢绕组匝数，F^s永磁体产生的磁动势，R_s为虚拟旋转dq坐标系的虚拟d轴电阻，其值等于电枢绕组的相电阻，为ω_vt-ω_rt角度下虚拟旋转dq坐标系的虚拟d电感。

3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机速度辨识方法，其特征在于，所述步骤2中带通滤波器的传递函数为：

其中G_b为滤波器的通带增益，ω_b为带通滤波器的中心频率，ξ为滤波器的阻尼系数。

4.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机速度辨识方法，其特征在于，所述步骤3中将与注入电压信号同频的振动信号V_i乘以cos(ω_it)得：

含有cos(2ω_it)项的高频信号分量为：

含转速信息的信号分量V_speed为：

5.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机速度辨识方法，其特征在于，所述步骤3中低通滤波器的传递函数为：

其中，G_lp为滤波器的通带增益，ω_lp为低通滤波器的截止频率。

6.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机速度辨识方法，其特征在于，所述步骤4中的转速观测器共包含2个部分：转子位置单闭环估计模块，基于电机运动模型的速度估计模块。

7.根据权利要求6所述的一种永磁同步电机速度辨识方法，其特征在于，所述步骤4中利用转速观测器来从含有转速信息的信号分量V_speed中获取转速值和转子位置包括以下步骤：

步骤4.1，将转子位置单闭环估计模块的输出θ′_r作正弦运算，得sin(θ′_r)，然后将sin(θ′_r)作为转子位置单闭环估计模块的反馈信号，与含转速信息的信号分量V_speed作相减运算后，作为转子位置单闭环估计模块的输入，输入信号经比例-积分控制器运算后作为转子位置估计值θ′_r输出；

步骤4.2，转子位置单闭环估计模块输出的转子位置估计值θ′_r作为基于电机运动模型的速度估计模块的输入，转速估计模块对输入信号进行求导运算后作为转子角速度估计值ω′_r输出，即：