[发明专利]一种基于同步锁相的无刷直流电机换相误差提取方法

权利要求书

1.一种基于同步锁相的无刷直流电机换相误差提取方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1：通过坐标变换将采集的无刷直流电机ABC坐标系下的相电压和相电流转换到α-β坐标系；

步骤2：利用电流积分及磁链观测器获得α-β坐标系下α轴、β轴的电流积分和磁链；

步骤3：利用双二阶广义积分-正序提取器抑制所述步骤2中电流积分和磁链中的直流分量和高次谐波成分并提取α-β坐标系下α轴、β轴的电流积分和磁链的正序分量；

步骤4：基于α-β坐标系下α轴、β轴的电流积分和磁链的正序分量，基于同步锁相技术，使用换相误差提取器获得脉冲形式的换相误差；

步骤5：通过低通滤波器对脉冲形式的换相误差进行平滑，并进行PI控制获得无刷直流电机的换相误差。

2.根据权利要求1所述的一种基于同步锁相的无刷直流电机换相误差提取方法，其特征在于，所述步骤1中的坐标变换采用如下形式：

式中，u_a、u_b、u_c和i_a、i_b、i_c分别为ABC坐标系下A相、B相、C相的相电压和相电流，u_α、u_β和i_α、i_β分别为α-β坐标系下α轴、β轴的电压和电流。

3.根据权利要求1所述的一种基于同步锁相的无刷直流电机换相误差提取方法，其特征在于，所述步骤2中电流积分及磁链观测器分别为：

式中，h_α、h_β和ψ_α、ψ_β分别为α-β坐标系下α轴、β轴的电流积分和磁链，R和L分别为无刷直流电机的相电阻和相电感。

4.根据权利要求1所述的一种基于同步锁相的无刷直流电机换相误差提取方法，其特征在于，所述步骤3中电流积分和磁链的正序分量通过一下方式获得：

首先，二阶广义积分器的传递函数为：

式中，G_d(s)和G_q(s)分别为二阶广义积分器同向输出和正交输出的传递函数、k为增益系数、ω_e为电机的角速度；

然后，利用正序提取器提取h_α、h_β、ψ_α、ψ_β的正序分量：

式中，和分别为h_α、h_β、ψ_α、ψ_β的正序分量。

5.根据权利要求1所述的一种基于同步锁相的无刷直流电机换相误差提取方法，其特征在于，所述步骤4中，脉冲形式的换相误差通过以下方式获得：

首先，对和进行如下变换：

式中，和和分别为和和的二值形式，基于同步锁相的原理，进行异或运算得无符号的换相误差脉冲：

式中，和分别为α轴和β轴的无符号的换相误差脉冲；

然后，检测和及和的边沿用于判断当前的换相状态为超前换相还是滞后换相；当的上升沿和下降沿分别对应的为0和1时，表明当前的换相状态为滞后换相；当的上升沿和下降沿分别对应的为0和1时，表明当前的换相状态为超前换相；

最后，根据当前的换相状态给出带符号的换相误差脉冲，当换相状态为滞后换相时，给和的输出乘以-1，获得带符号的换相误差脉冲和当换相状态为超前换相时，给和的输出乘以1，获得带符号的α轴和β轴换相误差脉冲和

6.根据权利要求1所述的一种基于同步锁相的无刷直流电机换相误差提取方法，其特征在于，所述步骤5中的换相误差通过以下方式获得：

首先，通过以下低通滤波器对和进行平滑，获得平滑的换相误差：

式中，和分别为α轴和β轴平滑后的换相误差，ω_c为低通滤波器的截止频率；

然后，对和进行相加，并通过PI进行调节获得换相误差。