[发明专利]双三相永磁同步电机无位置传感器控制角度补偿方法

说明书

本发明涉及永磁同步电机设计技术，为解决双三相永磁同步电机在电感不对称时无位置传感器控制估计角度不准确的问题，实现位置估计的同时，在线辨识不对称电感，并在位置解调中对角度进行补偿，本发明，双三相永磁同步电机无位置传感器控制角度补偿方法，步骤如下：步骤一：构建双三相永磁同步电机的数学模型；步骤二：利用高频响应电流采样值构造电感不对称时关于d‑q电感的表达式，并辨识出不对称Lsubgt;d/subgt;′‑Lsubgt;q/subgt;′电感参数；步骤三：结合电感辨识结果，计算出电感不对称d‑q电感的偏差量，在位置解调中将偏差量消除。本发明主要应用于永磁同步电机设计制造场合。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机设计技术，具体讲涉及一种双三相永磁同步电机的控制方法，在电机电感不对称时，采用一种结合电感辨识补偿角度的无位置传感器控制方法。

背景技术

随着交流传动系统的不断发展，大功率化控制系统逐渐成为人们研究关注的热点。传统的由两电平逆变器驱动的三相永磁同步电机应用在大功率场合已愈发困难，所以近年来多相电机凭借其低压大功率的特点，受到越来越多学者的关注。除此之外，多相电机还具有输出电磁转矩的脉动频率高、转矩脉动小等特点；相比三相电机，多相电机还拥有更高的自由度，面对缺相之类的问题可以采用更灵活的容错方法。在多相电机中，研究最广泛的是双三相永磁同步电机。双三相永磁同步电机两套绕组移相30°，该结构消除了电机的六次谐波转矩脉动，使输出转矩更加平稳。

永磁同步电机可靠运行需要准确的转子位置角，传统电机控制会使用机械式传感器来检测电机角度，如增量式光电编码器、霍尔传感器等。但是这些传感器不仅增加了系统的体积与成本，还会受到工作环境的影响使精度不准确，严重时可能损坏，导致电机运行故障。所以为了避免上述问题，应用无位置传感器控制技术来观测永磁电机转子位置角的研究具有重要意义。

由于电机绕组加工不精确，可能导致相电感不对称，最常见的是单相电感不对称。该不对称会造成电机d-q轴电感发生变化，在对电机进行控制时，电流中存在不对称电感量，从而影响电机稳定运行。无位置传感器控制过程中，由于该技术对电流的精度要求高，用于估计位置的高频响应电流会因电感不对称导致误差，从而影响转子位置角的估计。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在解决双三相永磁同步电机在电感不对称时无位置传感器控制估计角度不准确的问题，提出一种正交方波注入的无位置传感器控制方法。该方法可以在实现位置估计的同时，在线辨识不对称电感，并在位置解调中对角度进行补偿，使估计位置准确，提高无位置传感器控制性能。为此，本发明采取的技术方案是，双三相永磁同步电机无位置传感器控制角度补偿方法，步骤如下：

步骤一：构建双三相永磁同步电机的数学模型，并推导电感不对称时d-q轴电感表达式，分别在静止坐标系α-β轴中注入正交方波，其中，d-q和α-β分别为自然坐标系通过旋转Park变换和Clark变换的坐标系，Park变换为静止坐标系到旋转坐标系的坐标变换阵，Clark变换为自然坐标系到静止坐标系的坐标变换阵；在每个方波注入周期内对响应的高频电流进行四次采样；利用采样的高频响应电流值构造关于转子位置信息的表达式，并解调出转子位置角；

步骤二：利用高频响应电流采样值构造电感不对称时关于d-q电感的表达式，并辨识出不对称L_d′-L_q′电感参数，L_d′为d轴不对称电感，L_q′为q轴不对称电感；

步骤三：结合电感辨识结果，计算出电感不对称d-q电感的偏差量，在位置解调中将偏差量消除，提高无位置传感器转子位置估计的准确性。

所述步骤一中，构建的双三相永磁同步电机数学模型为：