[发明专利]基于三相开关式霍尔位置传感器的永磁电机转子位置与速度估算系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于三相开关式霍尔位置传感器的永磁电机转子位置与速度估算系统及方法，是为了解决霍尔信号不对称引起电机转子估算位置及速度波动的现象。本发明的基于霍尔传感器的永磁电机转子位置及速度估算方法首先将三相霍尔信号经过3/2坐标变换转换为包含有转子位置信息的霍尔旋转矢量；然后将同频跟踪滤波器分别作用于霍尔旋转矢量的两个正交分量，滤除其中的高频干扰，得到与转子位置相关的基频信号；接着利用正交锁相环提取出精确的转子位置与速度信息，从而进行电流和转速双闭环矢量控制。本发明实施过程简单，估计精度好，提高了系统的可靠性，用于基于三相霍尔位置传感器的永磁电机矢量控制。

技术领域

本发明涉及一种永磁电机转子位置与速度估算系统及方法，可用于安装三相开关式霍尔位置传感器的永磁电机的转子位置速度识别及其高效驱动。

背景技术

近年来，永磁电机因其具有体积小、重量轻、高能量密度及运行可靠性高的特点，在航天技术、工业制造、仪器仪表以及电力驱动等各个工业领域都得到了广泛的应用。为实现永磁电机的实时控制，就需要知道电机转子的精确位置与速度。传统的直接位置检测方法采用光电编码器、旋转变压器等传感器。这些传感器可以获得较高的位置分辨率，但导致系统成本和体积增加、硬件结构复杂，降低了系统的可靠性。近些年来无位置传感器间接位置检测方法主要分为基于高频信号注入的估计方法和基于基波数学模型的估计方法两类；目前，这两类方法还不能实现全转速范围内转子位置与转速的估算；同时其表现性能受温度、电机参数、逆变器非线性等因素的影响，还无法实现成本低、高性能的目标。开关式霍尔传感器具有体积小、成本低、抗干扰性强的优点，将三相开关式霍尔位置传感器用于永磁电机，可以提供离散的转子位置信号，可以实现永磁电机低成本，高可靠性的控制。

倪启南,杨明,董翔,等.基于霍尔位置传感器的PMSM转速观测器状态估算误差抑制方法[J].电工技术学报,2017,32(17):189-198.提出了利用三相开关式霍尔位置传感器结合转速观测器进行电机转子位置及速度的估计，但是安装工艺限制导致的霍尔信号不对称现象会造成估计的误差增大。

荀倩,王培良,蔡志端,等.霍尔转子位置预估方法及其误差校正[J].电工技术学报,2017,32(6):145-155.提出了霍尔扇区初始位置校正与线性校正法相结合，减小了霍尔传感器安装不对称引起的估算误差，但是此方法不能解决电机磁极的非对称引起的霍尔信号偏差造成的影响。

本发明利用自适应同频跟踪滤波器滤除由于霍尔信号不对称引起的霍尔矢量高频奇次分量增加的现象，可以有效降低霍尔传感器安装不对称及电机磁极不对称所引起的转子位置速度估算误差，弥补了电机加工工艺的缺陷，增加了系统的可靠性与实用性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有加工工艺限制导致霍尔信号输出不对称现象引起转子位置及速度估算误差增大的不足，提供一种基于三相开关式霍尔位置传感器的永磁电机转子位置与速度估算系统方法，提高基于三相开关式霍尔位置传感器的永磁电机转子位置及速度估算精度，提高永磁电机矢量控制系统控制性能与可靠性。

本发明的技术解决方案为：