[发明专利]一种基于梯度下降法的旋变周期性误差幅值相位补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于梯度下降法的旋变周期性误差幅值相位补偿方法和系统，属于异步电机位置传感器信号校正领域，该方法包括：计算可调电流矢量和参考电流矢量；根据可调电流矢量和参考电流矢量的叉积，利用梯度下降法依次计算用于补偿旋变周期性误差的补偿信号相位和幅值；利用计算得到的补偿信号相位和幅值对旋转变压器输出的转子位置进行补偿。本发明采用梯度下降法，对旋变周期性误差的幅值和相位分别进行补偿，补偿精度高、速度快，能够有效解决周期性误差引起的相电流畸变与转矩脉动问题；将本发明方法与转子时间常数的变化结合，能够有效提高间接磁场定向的精确度。

技术领域

本发明属于异步电机位置传感器信号校正领域，更具体地，涉及一种基于梯度下降法的旋变周期性误差幅值相位补偿方法。

背景技术

间接磁场定向控制(Indirect Field-oriented Control,IFOC)具有实现简单、动态响应快和可靠性高的优点，因此在异步电机控制器中得到广泛应用。间接磁场定向技术需要精确的转子位置，对位置传感器提出了较高要求。旋转变压器(简称旋变，Resolver)作为一种常见的位置传感器，由于其高可靠性，被大量使用于恶劣的工作环境。由于旋变自身存在非线性特性，其提供给电机的位置信号中含有周期性误差。旋变周期性误差的存在使得异步电机电流控制器中用到的d轴电流、q轴电流与实际值存在偏差，从而导致相电流畸变与转矩脉动，电流畸变与转矩脉动还将产生振动噪声，恶化电机性能。

现有的周期性误差补偿方法主要有几种：使用高精度编码器在各个位置获得准确的位置信号，与旋变输出的位置信号相减，得到位置误差并作离线记录，然后在实际控制器中使用查表法对位置误差进行补偿；通过抑制d轴电流的谐波补偿位置误差；使用椭圆拟合法作误差补偿；利用相电流谐波作误差补偿，其中用到了PI控制器。

上述几种方法存在一些缺陷，分别是：使用高精度编码器的方法需要额外的高精度位置传感器来获得准确的位置信号，增加了系统成本；抑制d轴电流谐波的方法必须考虑电流环的带宽等因素的影响，增加控制器计算负担；椭圆拟合所需的DSP存储空间非常大；利用相电流谐波的方法只考虑了周期性误差的幅值，没有考虑其相位，并且使用PI控制器调节不够迅速。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于梯度下降法的旋变周期性误差幅值相位补偿方法，其目的在于，在不增加系统成本的前提下，实现运算量少且高精度的旋变周期误差补偿。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于梯度下降法的旋变周期性误差幅值相位补偿方法，包括：

(1)对检测得到的定子三相电流i_abc进行克拉克坐标变换，得到可调电流矢量

(2)对检测得到的定子三相电流i_abc进行滤波，得到三相基波电流i_abc(1)，根据所述三相基波电流的相位生成虚拟三相电流并对所述虚拟三相电流进行克拉克坐标变换，得到参考电流矢量

(3)计算所述可调电流矢量与参考电流矢量的叉积P，在给定时间T内对叉积P的绝对值求和，得到

(4)将补偿信号幅值设为初始值并保持不变，在N₁个周期内根据对补偿信号相位进行迭代更新，将第N₁个周期对应的补偿信号相位作为最终用于补偿旋变周期性误差的补偿信号相位

其中，为k+1个周期对应的补偿信号相位，第为第k个周期对应的补偿信号相位，g₁为第一梯度，为相邻两个周期内的变化量，为相邻两个周期对应的补偿信号相位的变化量，

(5)将步骤(4)得到的补偿信号相位保持不变，在N₂个周期内根据对补偿信号幅值进行迭代更新，将第N₂个周期对应的补偿信号幅值作为最终用于补偿旋变周期性误差的补偿信号幅值得到完整的补偿信号