[发明专利]一种同步磁阻电机电磁转矩观测方法及控制系统

说明书

本发明公开了一种同步磁阻电机电磁转矩观测方法及控制系统，涉及步磁阻电机控制技术领域，该方法包括：注入互补的高频方波电压信号，并对产生的dq轴总电流进行采样；基于相邻两个周期dq轴高频响应电流对称的特性以对采集的dq轴总电流进行信号分离，得到dq轴高频响应信号；提取dq轴高频响应信号的包络线，计算同步磁阻电机的dq轴电感；根据dq轴电感计算同步磁阻电机电磁转矩。本发明可以解决现有的基于高频注入法的同步磁阻电机转矩观测法的转矩脉动较大，使用滤波器较多导致芯片运算负荷重的问题。

技术领域

本发明涉及同步磁阻电机控制技术领域，具体涉及一种同步磁阻电机电磁转矩观测方法及控制系统。

背景技术

同步磁阻电机(Synchronous Reluctance Motor，SynRM)具有高控制精度，较高转矩密度以及高功率因数等特点，特别是由于其无需永磁体，可以摆脱永磁同步电机对于稀土永磁体的依赖，而且转子更为坚固可靠，而被工业界广泛认为是未来可以在风机、泵类以及电动载具等领域替代传统的永磁同步电机和异步电机的一个有力选择。

目前，为了使同步磁阻电机早日广泛投入实际使用，已经开展了对同步磁阻电机控制算法的研究，在许多现有的控制器中，特别是对于直接转矩控制(DTC)控制器，电机的输出转矩作为一个重要的反馈量，精确与否将极大影响控制策略的效果，而将同步磁阻电机作为负载电机开展发电机研究以及优化电机设计时，也需要获得准确的转矩值。

在实际研究中通常选择采用在系统中引入转矩传感器来获得电机的输出转矩，而精密昂贵的转矩传感器不仅会稀释磁阻电机的低成本优势，还会占据额外的空间、传输线并降低系统的可靠性。为了绕过转矩传感器而产生的对同步磁阻电机转矩观测的研究也很多，但是都有一个共同的问题，即无法将磁阻电机磁路饱和以及交叉耦合现象产生电感变化考虑进算法中，而同步磁阻电机在不同工况下的电感变化范围非常大，因此转矩观测的精确程度往往很有限。

高频注入法通过外加高频电压激励信号的方式在线检测电机在转子同步速旋转坐标系(即d-q坐标系)下的两轴电感，实时修正转矩方程中的电感参数，具有较高转矩观测精度，故可适用于磁阻电机调速范围较大或负载变化较大的场合，已成为当今提升转矩观测的准确性的研究热点之一。

高频注入法通过外加高频电压激励信号的方式在线检测电机的dq轴电感，实时修正转矩方程中的电感参数，具有较高转矩观测精度，故可适用于磁阻电机调速范围较大或负载变化较大的场合，然而由于高频正弦注入法等现有方法的注入频率有限，且需要引入大量的滤波器进行信号处理，势必会造成较大转矩脉动和系统的动态性能下降，也会给控制芯片造成明显的运算负荷。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明第一方面提供一种同步磁阻电机电磁转矩观测方法，其可以解决现有的基于高频注入法的同步磁阻电机转矩观测法的转矩脉动较大，使用滤波器较多导致芯片运算负荷重的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种同步磁阻电机电磁转矩观测方法，该方法包括以下步骤：

注入互补的高频方波电压信号，并对产生的dq轴总电流进行采样；

基于相邻两个周期dq轴高频响应电流对称的特性以对采集的dq轴总电流进行信号分离，得到dq轴高频响应信号；

提取dq轴高频响应信号的包络线，计算同步磁阻电机的dq轴电感；

根据所述dq轴电感计算同步磁阻电机电磁转矩。

一些实施例中，所述注入互补的高频方波电压信号，并对产生的dq轴总电流进行采样，包括：