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CN110445443A - 内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法和控制系统 - Google Patents

内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法和控制系统 Download PDF

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CN110445443A
CN110445443A CN201910662860.4A CN201910662860A CN110445443A CN 110445443 A CN110445443 A CN 110445443A CN 201910662860 A CN201910662860 A CN 201910662860A CN 110445443 A CN110445443 A CN 110445443A
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CN
China
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shaft
permanent magnet
signal
magnet synchronous
synchronous motor
Prior art date
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Application number
CN201910662860.4A
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蒋元广
刘兵
李占江
高超
李麟
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Nanjing Yuebo Power System Co Ltd
Original Assignee
Nanjing Yuebo Power System Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明提出了一种内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法和控制系统，方法包括：向估计转子同步旋转坐标系的轴和轴分别注入高频电压信号，激励电机产生电流响应信号和，以作为电流环的反馈信号；将和分别经带通滤波得到高频电流信号和；将和相乘进行调制，并将调制结果经低通滤波得到估计位置偏差信号ε(Δθ)；对ε(Δθ)进行PI调节，得到估计转子角速度；对进行积分得到估计转子位置，并对给定转子角速度ωref和进行PI调节得到轴电流给定值，轴电流给定值为0；控制与实际转子位置间的差值收敛至0，使电机稳定运行。该控制方法，能够降低定子电阻、电机基波频率等因素的影响，提高了转子位置检测的准确性。

Description

内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法和控制系统
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法和控制系统。
背景技术
内置式永磁同步电机凭借其体积小、重量轻、功率因素和效率高、控制性能优越等优点在新能源电动汽车领域得到了广泛应用。在其控制过程中需要准确获知转子位置信息，常采用旋转变压器这类机械式位置传感器获得，这增加了系统的体积、重量和成本，在剧烈震动和潮湿环境下，这类传感器易失效。随着人们对汽车功能安全要求的逐年提高，冗余控制已被广泛应用于新能源汽车行业的电机控制系统中，以提高安全可靠性。无位置传感器控制技术为永磁同步电机的冗余控制提供了有效途径。在中高速阶段，一般采用基于电机基波模型的反电势观测或磁链观测法；而在低速阶段，一般采用高频信号注入法。
旋转高频信号注入法是内置式永磁同步电机实现低速阶段无位置传感器控制的一种有效方法，它采用矢量控制技术控制电机，同时在电机定子绕组中注入旋转高频电压，从定子高频电流响应的负序分量中提取转子位置信息。然而，这种高频电压注入方式及转子位置信息提取方式受一些实际因素的影响较大，例如定子电阻、电机基波频率、数字控制系统的延时、滤波延时、dq轴磁链的交叉耦合、逆变器非线性等。
为此，相关技术中提出一种基于旋转高频信号注入法的内置式永磁同步电机低速段转子位置检测及其误差补偿的方法，分析了滤波器和信号离散化对位置估计精度的影响，提出在低速段可用线段拟合带通滤波器中心频率处的相频特性曲线，推导所需补偿角度与电机转速的关系，但该方法需对滤波器特性进行数据拟合，计算量大，且实现较为复杂。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法，以降低定子电阻、电机基波频率、数字控制系统的延时、滤波延时、dq轴磁链的交叉耦合、逆变器非线性等实际因素对无位置传感器控制系统的影响，提高转子位置检测的准确性。
本发明的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
本发明的第三个目的在于提出一种计算机设备。
本发明的第四个目的在于提出一种内置式永磁同步电机无位置传感器的控制系统。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法，采用转速-电流双闭环结构对内置式永磁同步电机进行控制，所述控制方法包括以下步骤：向估计转子同步旋转坐标系的轴和轴分别注入高频电压信号和激励内置式永磁同步电机产生轴和轴电流响应信号和以作为电流环的反馈信号；将所述轴和轴电流响应信号和分别经带通滤波得到轴和轴高频电流信号和将所述轴和轴高频电流信号和相乘进行调制，并将调制结果经低通滤波得到估计位置偏差信号ε(Δθ)，其中，Δθ为转子位置检测误差，θ为实际转子位置，为估计转子位置，的初始值为0；对所述估计位置偏差信号ε(Δθ)进行PI调节，得到估计转子角速度作为转速环的反馈信号；对估计转子角速度进行积分得到估计转子位置并对给定转子角速度ωref和所述估计转子角速度进行PI调节得到轴电流给定值其中，轴电流给定值为0；控制所述估计转子位置与实际转子位置之间的差值收敛至0，使所述内置式永磁同步电机稳定运行。
本发明实施例的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法，能够降低定子电阻、电机基波频率、数字控制系统的延时、滤波延时、dq轴磁链的交叉耦合、逆变器非线性等实际因素对无位置传感器控制系统的影响，提高了转子位置检测的准确性。
另外，根据本发明实施例的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，在轴注入高频正弦电压在轴注入高频余弦电压其中，Uhm为注入高频电压的幅值，ωh为注入高频电压的角频率，t表示当前时刻。
根据本发明的一个实施例，所述轴和轴电流响应信号和的产生步骤如下：对轴和轴上的电压信号进行PARK逆变换，得到两相静置坐标系α-β下的电压信号uα和uβ；采用空间矢量脉宽调试SVPWM得到三相逆变器的六路开关信号，驱动所述内置式永磁同步电机；检测所述内置式永磁同步电机的三相绕组中的至少两相的电流，以获取三相电流iA、iB和iC；对所述三相电流iA、iB和iC进行CLARKE变换得到α-β坐标系下的电流信号iα和iβ，对iα和iβ进行PARK变换得到所述轴和轴电流响应信号和
根据本发明的一个实施例，将所述轴和轴高频电流信号和相乘进行调制时，得到直流分量和频率为2ωh的交流分量，经低通滤波滤除所述频率为2ωh的交流分量。
为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法。
本发明实施例的计算机可读存储介质，在其上存储的与上述内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法对应的计算机程序被处理器执行时，能够降低定子电阻、电机基波频率、数字控制系统的延时、滤波延时、dq轴磁链的交叉耦合、逆变器非线性等实际因素对无位置传感器控制系统的影响，提高了转子位置检测的准确性。
为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法。
本发明实施例的计算机设备，在其存储器上述存储的与上述内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法对应的计算机程序被处理器执行时，能够降低定子电阻、电机基波频率、数字控制系统的延时、滤波延时、dq轴磁链的交叉耦合、逆变器非线性等实际因素对无位置传感器控制系统的影响，提高了转子位置检测的准确性。
为了实现上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种内置式永磁同步电机无位置传感器的控制系统，采用转速-电流双闭环结构对内置式永磁同步电机进行控制，所述控制系统包括：注入模块，用于向估计转子同步旋转坐标系的轴和轴分别注入高频电压信号和激励内置式永磁同步电机产生轴和轴电流响应信号和以作为电流环的反馈信号；滤波调制模块，用于将所述轴和轴电流响应信号和分别经带通滤波得到轴和轴高频电流信号和以及将所述轴和轴高频电流信号和相乘进行调制，并将调制结果经低通滤波得到估计位置偏差信号ε(Δθ)，其中，Δθ为转子位置检测误差，θ为实际转子位置，为估计转子位置，的初始值为0；第一调节模块，用于对所述估计位置偏差信号ε(Δθ)进行PI调节，得到估计转子角速度作为转速环的反馈信号；积分模块，用于对估计转子角速度进行积分得到估计转子位置第二调节模块，用于对给定转子角速度ωref和所述估计转子角速度进行PI调节得到轴电流给定值其中，轴电流给定值为0；控制模块，用于通过所述注入模块、所述滤波调制模块、所述第一调节模块、所述积分模块和所述第二调节模块，控制所述估计转子位置与实际转子位置之间的差值收敛至0，使所述内置式永磁同步电机稳定运行。
本发明实施例的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制系统，能够降低定子电阻、电机基波频率、数字控制系统的延时、滤波延时、dq轴磁链的交叉耦合、逆变器非线性等实际因素对无位置传感器控制系统的影响，提高了转子位置检测的准确性。
另外，根据本发明实施例的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制系统还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述注入模块具体用于：在轴注入高频正弦电压在轴注入高频余弦电压其中，Uhm为注入高频电压的幅值，ωh为注入高频电压的角频率，t表示当前时刻。
根据本发明的一个实施例，所述轴和轴电流响应信号和的产生步骤如下：对轴和轴上的电压信号进行PARK逆变换，得到两相静置坐标系α-β下的电压信号uα和uβ；采用空间矢量脉宽调试SVPWM得到三相逆变器的六路开关信号，驱动所述内置式永磁同步电机；检测所述内置式永磁同步电机的三相绕组中的至少两相的电流，以获取三相电流iA、iB和iC；对所述三相电流iA、iB和iC进行CLARKE变换得到α-β坐标系下的电流信号iα和iβ，对iα和iβ进行PARK变换得到所述轴和轴电流响应信号和
根据本发明的一个实施例，所述滤波调制模块将所述轴和轴高频电流信号和相乘进行调制时，得到直流分量和频率为2ωh的交流分量，经低通滤波滤除所述频率为2ωh的交流分量。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法的流程示意图；
图2是实际转子同步旋转坐标系d-q、估计转子同步旋转坐标系和两相静止坐标系α-β的相对关系的示意图；
图3是本发明实施例的内置式永磁同步电机的控制系统的结构示意图；
图4是本发明实施例的计算机设备的结构框图；
图5是本发明实施例的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法和控制系统。
在本发明的实施例中，采用转速-电流双闭环结构对内置式永磁同步电机进行控制。
图1是本发明实施例的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法的流程示意图。
在本发明的实施例中，可定义三个坐标系，分别为：实际转子同步旋转坐标系d-q、估计转子同步旋转坐标系和两相静止坐标系α-β，位置检测误差Δθ、实际转子位置θ、估计转子位置之间的关系如图2所示。
如图1所示，内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法包括以下步骤：
S1，向估计转子同步旋转坐标系的轴和轴分别注入高频电压信号和激励内置式永磁同步电机产生轴和轴电流响应信号和以作为电流环的反馈信号。
具体地，如图3所示，在轴注入高频正弦电压在轴注入高频余弦电压其中，Uhm为注入高频电压的幅值，ωh为注入高频电压的角频率，t表示当前时刻。由此，通过将旋转高频电压信号注入在估计转子同步旋转坐标系中，而非定子绕组中，能够减少或避免定子电阻对转子位置估计精度的影响。
进一步地，参见图3，轴和轴电流响应信号和的获得步骤如下：对轴和轴上的电压信号进行PARK逆变换，得到两相静置坐标系α-β下的电压信号uα和uβ；采用空间矢量脉宽调试SVPWM得到三相逆变器的六路开关信号，驱动内置式永磁同步电机；检测所述内置式永磁同步电机的三相绕组中的至少两相的电流，以获取三相电流iA、iB和iC；对三相电流iA、iB和iC进行CLARKE变换得到α-β坐标系下的电流信号iα和iβ，对iα和iβ进行PARK变换得到轴和轴电流响应信号和
其中，可以直接检测得到三相电流iA、iB和iC，也可以仅检测任意两相电流，通过检测的两相电流计算得到另外一相电流。
S2，将轴和轴电流响应信号和分别经带通滤波得到轴和轴高频电流信号和
具体地，参见图3，轴电流响应信号经一个带通滤波器BPF滤波后，得到轴高频电流信号 轴电流响应信号经一个带通滤波器BPF滤波后，得到轴高频电流信号
S3，将轴和轴高频电流信号和相乘进行调制，并将调制结果经低通滤波得到估计位置偏差信号ε(Δθ)，其中，Δθ为转子位置检测误差，θ为实际转子位置，为估计转子位置，的初始值为0；
具体地，参见图3，将轴和轴高频电流信号和相乘进行调制时，得到直流分量和频率为2ωh的交流分量，经低通滤波滤除频率为2ωh的交流分量，即直流分量即为上述的估计位置偏差信号ε(Δθ)。
由此，通过将估计转子同步旋转坐标系中的高频电流信号直接相乘进行调制的方式获取估计位置偏差信号，而非用滤波器从定子高频电流响应的负序分量中提取转子位置信息，降低了电机基波频率、数字控制系统的延时、滤波延时、dq轴磁链的交叉耦合、逆变器非线性等实际因素对位置估计精度的影响。
S4，对估计位置偏差信号ε(Δθ)进行PI调节，得到估计转子角速度作为转速环的反馈信号。
S5，对估计转子角速度进行积分得到估计转子位置并对给定转子角速度ωref和估计转子角速度进行PI调节得到轴电流给定值其中，轴电流给定值为0。
进一步地，参见图3，分别将轴和轴电流给定值和与轴和轴电流响应信号和的差值输入相应的电流调节器，其输出分别为轴和轴电压和
S6，控制估计转子位置与实际转子位置之间的差值收敛至0，使内置式永磁同步电机稳定运行。
本发明实施例的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法，能够降低定子电阻、电机基波频率、数字控制系统的延时、滤波延时、dq轴磁链的交叉耦合、逆变器非线性等实际因素对无位置传感器控制系统的影响，提高了转子位置检测的准确性。
进一步地，本发明提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法。
该计算机可读存储介质，在其上存储的与上述内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法对应的计算机程序被处理器执行时，能够降低定子电阻、电机基波频率、数字控制系统的延时、滤波延时、dq轴磁链的交叉耦合、逆变器非线性等实际因素对无位置传感器控制系统的影响，提高了转子位置检测的准确性。
图4是本发明实施例的计算机设备的结构框图。
如图4所示，该计算机设备100包括存储器110、处理器120及存储在存储器110上的计算机程序130。
在该实施例中，处理器120执行计算机程序130时，实现上述的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法。
本发明实施例的计算机设备，在其存储器上述存储的与上述内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法对应的计算机程序被处理器执行时，能够降低定子电阻、电机基波频率、数字控制系统的延时、滤波延时、dq轴磁链的交叉耦合、逆变器非线性等实际因素对无位置传感器控制系统的影响，提高了转子位置检测的准确性。
图5是本发明实施例的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制系统的结构框图。如图5所示，该控制系统200包括：注入模块210、滤波调制模块220、第一调节模块230、积分模块240、第二调节模块250和控制模块260。
其中，注入模块210用于向估计转子同步旋转坐标系的轴和轴分别注入高频电压信号和以得到轴和轴电流响应信号和作为电流环的反馈信号。滤波调制模块220用于将轴和轴电流响应信号和分别经带通滤波得到轴和轴高频电流信号和以及将轴和轴高频电流信号和相乘进行调制，并将调制结果经低通滤波得到估计位置偏差信号ε(Δθ)，其中，Δθ为转子位置检测误差，θ为实际转子位置，为估计转子位置，的初始值为0。第一调节模块230用于对估计位置偏差信号ε(Δθ)进行PI调节，得到估计转子角速度作为转速环的反馈信号；积分模块240用于对估计转子角速度进行积分得到估计转子位置第二调节模块250用于对给定转子角速度ωref和估计转子角速度进行PI调节得到轴电流给定值其中，轴电流给定值为0；控制模块260用于通过注入模块、滤波调制模块、第一调节模块、积分模块和第二调节模块，控制所述估计转子位置与实际转子位置之间的差值收敛至0，使内置式永磁同步电机稳定运行。
在该实施例中，注入模块210具体用于：在轴注入高频正弦电压在轴注入高频余弦电压其中，Uhm为注入高频电压的幅值，ωh为注入高频电压的角频率，t表示当前时刻。
进一步地，轴和轴电流响应信号和的获得步骤如下：对轴和轴上的电压信号进行PARK逆变换，得到两相静置坐标系α-β下的电压信号uα和uβ；采用空间矢量脉宽调试SVPWM得到三相逆变器的六路开关信号，驱动所述内置式永磁同步电机；检测内置式永磁同步电机的三相绕组中的至少两相的电流，以获取三相电流iA、iB和iC；对三相电流iA、iB和iC进行CLARKE变换得到α-β坐标系下的电流信号iα和iβ，对iα和iβ进行PARK变换得到所述轴和轴电流响应信号和
其中，滤波调制模块220将轴和轴高频电流信号和相乘进行调制时，得到直流分量和频率为2ωh的交流分量，经低通滤波滤除频率为2ωh的交流分量。
本发明实施例的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制系统，能够降低定子电阻、电机基波频率、数字控制系统的延时、滤波延时、dq轴磁链的交叉耦合、逆变器非线性等实际因素对无位置传感器控制系统的影响，提高了转子位置检测的准确性。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法，其特征在于，采用转速-电流双闭环结构对内置式永磁同步电机进行控制，所述控制方法包括以下步骤：
向估计转子同步旋转坐标系的轴和轴分别注入高频电压信号和激励内置式永磁同步电机产生轴和轴电流响应信号和以作为电流环的反馈信号；
将所述轴和轴电流响应信号和分别经带通滤波得到轴和轴高频电流信号和
将所述轴和轴高频电流信号和相乘进行调制，并将调制结果经低通滤波得到估计位置偏差信号ε(Δθ)，其中，Δθ为转子位置检测误差，θ为实际转子位置，为估计转子位置，的初始值为0；
对所述估计位置偏差信号ε(Δθ)进行PI调节，得到估计转子角速度作为转速环的反馈信号；
对估计转子角速度进行积分得到估计转子位置并对给定转子角速度ωref和所述估计转子角速度进行PI调节得到轴电流给定值其中，轴电流给定值为0；
控制所述估计转子位置与实际转子位置之间的差值收敛至0，使所述内置式永磁同步电机稳定运行。
2.根据权利要求1所述的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法，其特征在于，在轴注入高频正弦电压在轴注入高频余弦电压其中，Uhm为注入高频电压的幅值，ωh为注入高频电压的角频率，t表示当前时刻。
3.根据权利要求1所述的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法，其特征在于，所述轴和轴电流响应信号和的产生步骤如下：
对轴和轴上的电压信号进行PARK逆变换，得到两相静置坐标系α-β下的电压信号uα和uβ；
采用空间矢量脉宽调试SVPWM得到三相逆变器的六路开关信号，驱动所述内置式永磁同步电机；
检测所述内置式永磁同步电机的三相绕组中的至少两相的电流，以获取三相电流iA、iB和iC；
对所述三相电流iA、iB和iC进行CLARKE变换得到α-β坐标系下的电流信号iα和iβ，对iα和iβ进行PARK变换得到所述轴和轴电流响应信号和
4.根据权利要求2所述的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法，其特征在于，将所述轴和轴高频电流信号和相乘进行调制时，得到直流分量和频率为2ωh的交流分量，经低通滤波滤除所述频率为2ωh的交流分量。
5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法。
6.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-4中任一项所述的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制方法。
7.一种内置式永磁同步电机无位置传感器的控制系统，其特征在于，采用转速-电流双闭环结构对内置式永磁同步电机进行控制，所述控制系统包括：
注入模块，用于向估计转子同步旋转坐标系的轴和轴分别注入高频电压信号和激励内置式永磁同步电机产生轴和轴电流响应信号和以作为电流环的反馈信号；
滤波调制模块，用于将所述轴和轴电流响应信号和分别经带通滤波得到轴和轴高频电流信号和以及将所述轴和轴高频电流信号和相乘进行调制，并将调制结果经低通滤波得到估计位置偏差信号ε(Δθ)，其中，Δθ为转子位置检测误差，θ为实际转子位置，为估计转子位置，的初始值为0；
第一调节模块，用于对所述估计位置偏差信号ε(Δθ)进行PI调节，得到估计转子角速度作为转速环的反馈信号；
积分模块，用于对估计转子角速度进行积分得到估计转子位置
第二调节模块，用于对给定转子角速度ωref和所述估计转子角速度进行PI调节得到轴电流给定值其中，轴电流给定值为0；
控制模块，用于通过所述注入模块、所述滤波调制模块、所述第一调节模块、所述积分模块和所述第二调节模块，控制所述估计转子位置与实际转子位置之间的差值收敛至0，使所述内置式永磁同步电机稳定运行。
8.根据权利要求7所述的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制系统，其特征在于，所述注入模块具体用于：
在轴注入高频正弦电压在轴注入高频余弦电压其中，Uhm为注入高频电压的幅值，ωh为注入高频电压的角频率，t表示当前时刻。
9.根据权利要求7所述的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制系统，其特征在于，所述轴和轴电流响应信号和的产生步骤如下：
对轴和轴上的电压信号进行PARK逆变换，得到两相静置坐标系α-β下的电压信号uα和uβ；
采用空间矢量脉宽调试SVPWM得到三相逆变器的六路开关信号，驱动所述内置式永磁同步电机；
检测所述内置式永磁同步电机的三相绕组中的至少两相的电流，以获取三相电流iA、iB和iC；
对所述三相电流iA、iB和iC进行CLARKE变换得到α-β坐标系下的电流信号iα和iβ，对iα和iβ进行PARK变换得到所述轴和轴电流响应信号和
10.根据权利要求8所述的内置式永磁同步电机无位置传感器的控制系统，其特征在于，所述滤波调制模块将所述轴和轴高频电流信号和相乘进行调制时，得到直流分量和频率为2ωh的交流分量，经低通滤波滤除所述频率为2ωh的交流分量。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111106775A (zh) * 2020-01-14 2020-05-05 中国铁道科学研究院集团有限公司 永磁同步电机角度滤波方法及系统
CN112087175A (zh) * 2020-08-31 2020-12-15 东南大学 一种永磁同步电机速度辨识方法
CN112202372A (zh) * 2020-09-16 2021-01-08 宝能(西安)汽车研究院有限公司 电机转子位置检测方法与装置、存储介质、电机控制器
CN113644855A (zh) * 2021-06-07 2021-11-12 深圳市维京驱动有限公司 一种高频变频器
CN113659902A (zh) * 2021-07-28 2021-11-16 威灵（芜湖）电机制造有限公司 电机的控制方法、电机的控制装置、控制系统和存储介质
CN113691169A (zh) * 2020-05-18 2021-11-23 广东威灵电机制造有限公司 电机转子位置检测方法、装置以及电机控制器
CN114337397A (zh) * 2022-01-06 2022-04-12 深圳市摩多电机有限公司 一种高频信号注入法的无刷电机的控制方法
WO2024168726A1 (zh) * 2023-02-16 2024-08-22 华为技术有限公司 电机转子位置检测方法及装置、芯片、电机控制系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103326658A (zh) * 2013-06-18 2013-09-25 南京航空航天大学 一种内置式永磁同步电机无位置传感器控制方法
CN106788071A (zh) * 2017-01-06 2017-05-31 南京航空航天大学 一种提高永磁同步电机转子位置估计精度的方法
CN108258963A (zh) * 2018-03-16 2018-07-06 合肥工业大学 永磁同步电机转子位置辨识方法
CN108390611A (zh) * 2018-03-06 2018-08-10 合肥工业大学 基于旋转高频注入的永磁同步电机无传感器控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103326658A (zh) * 2013-06-18 2013-09-25 南京航空航天大学 一种内置式永磁同步电机无位置传感器控制方法
CN106788071A (zh) * 2017-01-06 2017-05-31 南京航空航天大学 一种提高永磁同步电机转子位置估计精度的方法
CN108390611A (zh) * 2018-03-06 2018-08-10 合肥工业大学 基于旋转高频注入的永磁同步电机无传感器控制方法
CN108258963A (zh) * 2018-03-16 2018-07-06 合肥工业大学 永磁同步电机转子位置辨识方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111106775A (zh) * 2020-01-14 2020-05-05 中国铁道科学研究院集团有限公司 永磁同步电机角度滤波方法及系统
CN113691169A (zh) * 2020-05-18 2021-11-23 广东威灵电机制造有限公司 电机转子位置检测方法、装置以及电机控制器
CN112087175A (zh) * 2020-08-31 2020-12-15 东南大学 一种永磁同步电机速度辨识方法
CN112202372A (zh) * 2020-09-16 2021-01-08 宝能(西安)汽车研究院有限公司 电机转子位置检测方法与装置、存储介质、电机控制器
CN113644855A (zh) * 2021-06-07 2021-11-12 深圳市维京驱动有限公司 一种高频变频器
CN113644855B (zh) * 2021-06-07 2024-04-02 深圳市维京驱动有限公司 一种高频变频器
CN113659902A (zh) * 2021-07-28 2021-11-16 威灵（芜湖）电机制造有限公司 电机的控制方法、电机的控制装置、控制系统和存储介质
CN113659902B (zh) * 2021-07-28 2024-03-08 威灵（芜湖）电机制造有限公司 电机的控制方法、电机的控制装置、控制系统和存储介质
CN114337397A (zh) * 2022-01-06 2022-04-12 深圳市摩多电机有限公司 一种高频信号注入法的无刷电机的控制方法
CN114337397B (zh) * 2022-01-06 2023-02-10 深圳市摩多电机有限公司 一种高频信号注入法的无刷电机的控制方法
WO2024168726A1 (zh) * 2023-02-16 2024-08-22 华为技术有限公司 电机转子位置检测方法及装置、芯片、电机控制系统

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