[发明专利]一种内置式永磁同步电机无位置传感器参数误差补偿策略

说明书

本发明公开了一种内置式永磁同步电机无位置传感器参数误差补偿策略,具体为：基于磁链间接计算法，对MT轴电流进行估计并用给定磁链代替估计值，从而改进基于磁链的转子位置估计；获取偏差系数μ和λ，对永磁体磁链和交轴电感参数进行实时在线修正，并将修正后的参数用于电机的最大转矩电流比控制定子磁链给定值计算、MT轴电流估计以及负载角的计算。本发明针对低开关频率SHEPWM调制下的内置式永磁同步电机无位置传感器控制，提出了一种参数误差补偿策略，可以实时修正永磁体磁链和交轴电感参数偏差，从而提升转子位置估计精度，增强系统鲁棒性。

技术领域

本发明属于交流电机传动控制技术领域，具体涉及一种内置式永磁同步电机无位置传感器参数误差补偿策略。

背景技术

随着高速轨道列车的快速发展，具有宽调速范围、高功率密度及低能耗的永磁同步牵引电机成为当前轨道交通领域的研究热点，而现有的动车组列车牵引系统均是采用机械位置/速度传感器来获取电机的位置或转速信号。在高速列车实际运行过程中，电磁环境复杂、振动剧烈，易导致机械式传感器失效而引发牵引系统故障，造成大转矩冲击，严重时损伤轴承、齿轮、电机等关键部件，危害列车运行安全。无位置传感器驱动技术可以从根本上消除这一安全隐患，且具有抗干扰能力强、集成度高及使用周期长等优势。

对于高铁牵引系统，受开关损耗及散热限制，IGBT开关频率通常在500Hz左右。为了在全速度范围获得较好的电流与电压性能、降低开关损耗、延长大功率开关管的使用寿命、获得良好的逆变器电压输出特性且充分利用母线电压，通常在零低速使用异步调制、中高速使用分段同步调制、额定转速以上使用方波调制。

在实际确定牵引逆变器调制方式时，通常根据载波比来确定切换转速，目前如特定谐波消去(SHEPWM)等优化同步调制模式通常在载波比小于10时使用，对应模式的运行时长占列车行驶的一半左右，此时对应的转速范围通常是利用基频激励的反电动势或磁链模型来估计转子位置。相比于零低速基于凸极性追踪的高频信号注入法，这一类方法无需考虑转子凸极性，且无额外的谐波信号注入，数字实现简单，在工业领域的应用也较为成熟。对于基于电机模型的转子位置观测器，其构建基于电压、电流或磁链方程，因此转子位置估计精度及系统鲁棒性很大程度决定于指令电压、反馈电流及电机参数的准确性。基于磁链的无位置传感器控制通常与直接转矩或定子磁场定向控制相结合。此时，转子位置通常由转子或定子磁链矢量计算得到，主要包括两种方式：基于扩展转子磁链模型的“有效磁链”法和基于负载角和定子磁链角的间接计算法。这两类方式的转子位置估计精度及闭环鲁棒性决定于磁链幅值和角度的精确性，极易受磁链、电感参数变化及系统延时影响。因此，在永磁牵引系统中，结合优化同步调制下参数变化及系统延时特点，对永磁体磁链和交轴电感参数偏差进行修正，对于无位置传感器控制性能的提升具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种内置式永磁同步电机无位置传感器参数误差补偿策略，通过求解偏差系数来实时修正永磁体磁链和交轴电感的参数误差补偿，从而提高了位置估计精度。

本发明所采用的技术方案是，一种内置式永磁同步电机无位置传感器参数误差补偿策略,具体按照以下步骤实施：

步骤1，基于磁链间接计算法，对MT轴电流进行估计并用给定磁链代替估计值，从而改进基于磁链的转子位置估计；

步骤2，获取偏差系数μ和λ，对永磁体磁链和交轴电感参数进行实时在线修正，并将修正后的参数用于电机的最大转矩电流比控制定子磁链给定值计算、MT轴电流估计以及负载角的计算。

本发明的特点还在于，

步骤1中，具体为：

步骤1.1，对三相电流i_A、i_B、i_C进行采样，对其进行Clarke变换得到α轴与β轴电流后，计算定子磁链角估计值与电磁转矩估计值如式(1)和式(2)所示；