[发明专利]一种无高频信号注入的永磁同步电机低速位置估计方法

摘要

一种无高频信号注入的永磁同步电机低速段无位置传感器控制方法，采用一种非对称空间矢量脉宽调制方法，通过3个互差120度电角度的有效电压矢量和1个零矢量合成目标矢量，使系统在低调制区甚至输出目标电压矢量为零时，3个有效矢量作用时间不为零且足够大，从而保证检测到有效电压矢量作用下的相电流变化；然后采用基于电感凸极性原理，分别计算3个有效电压矢量和1个零矢量下的电流变化量，并从这些包含位置信息的电流变化量中估计转子位置。本发明可以在无高频信号注入的情况下实现低速段无位置传感器控制。

主权项

1.一种无高频信号注入的永磁同步电机低速段无位置传感器控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)非对称SVPWM调制，过程如下：非对称SVPWM调制方法仅采用六个有效电压矢量中的三个矢量和一个额外的零矢量对目标电压矢量进行调制，此时，目标电压矢量表示如下：根据伏秒等效原理，得式中，式(2)整理成矩阵形式，并解得式中，由式(3)可知，对于已知u_α、u_β，和零矢量作用时间t₀，即可解得三个有效电压矢量作用时间；当t₀≠0，将零矢量拆成两等分分别插入一个PWM周期的头和尾，则单周期含五段电平，即通过非对称SVPWM调制方式，可以实现零目标电压矢量，非零有效电压矢量输出，并且设置t₀满足最小电流采样时间，保证可以检测零矢量下的电流斜率，从而满足后续低速段位置估计算法的要求；2)基于非对称SVPWM调制的低速段单周期位置估计，过程如下：首先，建立dq坐标系下永磁同步电机数学模型为式中，为d、q轴电压，L_d、L_q为d、q轴电感，ψ_pm为永磁体磁链幅值；将式(4)转化到αβ坐标系，得到αβ坐标系下数学模型并离散化；式中，T_s为离散周期；将式(5)进行整理得式中，式中，为导纳矩阵，由非对称SVPWM可知，在单周期内有四个矢量，分别是作用时间分别是t₀、t₄、t₂、t₁；现假设单周期内转速和电流基本不变，将有效电压矢量和零矢量及其作用时间代入式(6)，并相减得式中，γ_x为与α轴的夹角，x＝0,1,2,4，为了更清晰表示各变量之间关系，以α轴为实轴，β轴为虚轴，将式(8)表示成复变量形式，其中代入式(8)得然后，通过对式(9)～(11)进行旋转变换，得获得转子位置并估计转速。