基于pmsm低速无位置传感器矢量控制系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于PMSM低速无位置传感器矢量控制系统及方法，通过实时检测注入的高频电压正弦信号到定子端电流的过程中引起相位延迟角，对调理信号相位角实时补偿，使由高频注入法实现的永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统的稳态误差和系统稳定性得到提高。
【专利说明】基于PMSM低速无位置传感器矢量控制系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于改进高频脉振电压注入法的控制器，用于永磁同步电机无位 置传感器的矢量控制，较传统的高频脉振电压注入法永磁同步电机无位置传感器矢量控制 控制系统相比，大大提高了系统的精准度、可靠性。
【背景技术】
[0002] 传统高频脉振注入法永磁同步电机无位置传感器的矢量控制系统大多采用通过 电流检测在理想情况下的调理信号进行解调，没有考系统引起的延时角或不能进行延迟角 实时跟踪补偿，通过对高频脉振电压注入法的改进对系统引起的延迟角实时跟踪补偿，提 高了永磁同步电机无位置传感器控制系统的稳态误差和稳定性。
【发明内容】
[0003] 发明目的
[0004] 本发明涉及一种基于PMSM低速无位置传感器矢量控制系统及方法，其目的就是 为了解决传统高频脉振电压注入法控制系统中的稳态误差低、稳定性差的问题。
[0005] 技术方案
[0006] 本发明是通过以下技术方案来实现的：
[0007] 基于PMSM低速无位置传感器矢量控制系统，其特征在于：该系统包括有速度给定 经过矢量控制模块和高频电压注入模块连接到永磁同步电机，通过对永磁同步电机定子电 流的电流检测滤波处理模块实现电流环闭环连接到矢量控制模块，进而由电流检测滤波处 理模块连接到延迟角跟踪补偿控制模块和速度、转角估计模块，延迟角跟踪补偿控制模块 的补偿连接到速度、转角估计模块，通过速度、转角估计模块实现速度闭环。
[0008] -种如上所述基于PMSM低速无位置传感器矢量控制系统的控制方法，其特征在 于：对注入的高频电压信号到检测的高频电流信号的延迟角进行实时跟踪进而实现实时补 偿，达到整个系统最小稳态误差的运行，步骤如下：
[0009] (1)系统通过高频脉振电压信号的注入，由检测永磁同步电机定子侧电流的iql变 换分量，通过滤波器、锁相环处理得到电机速度、位置；在信号调理过程中需要检测由系统 器件产生的延迟角作为跟踪输入对速度转角估算模块里的调理信号进行纠正；
[0010] (2)通过检测电流分量idl通过锁相环得到延迟角，输入到调理信号中；对高频电 流信号i qh进行调理、滤波等处理、PI估算得到永磁同步电机的转速、位置和d、q轴电流进 而实现矢量控制，重复步骤（1)。
[0011] 在调理信号中对系统产生的延迟角进行了实时跟踪补偿。
[0012] 优点及效果
[0013] 本发明具有如下优点及有益效果：
[0014] 本发明突破了传统高频脉振电压注入法永磁同步电机无位置传感器矢量控制系 统中不能准确的跟踪电机转速和位置，控制系统不稳定的问题，本发明在传统脉振高频电 压注入法永磁同步电机无位置传感器的矢量控制系统中，考虑了滤波器延时，并对延时角 进行实时跟踪补偿，经验证采用改进的脉振高频电压注入法永磁同步电机无位置传感器的 矢量控制控制技术与传统的高频脉振电压注入法控制技术相比，系统稳态误差大大提高， 稳定性得到了提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为采用改进高频脉振电压注入法永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统 结构图；
[0016] 图2为改进高频脉振电压注入法永磁同步电机无位置传感器矢量控制的结构和 流程图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明做进一步的说明：
[0018] 本发明可用于永磁同步电机无位置传感器的矢量控制系统中，可以很好地解决永 磁同步电机无位置传感器矢量控制系统中的不稳定、稳态误差大的问题，发明了延迟角实 时跟踪控制器，由原来的高频电流信号处理控制器和附加的延迟角跟踪补偿控制器组成， 其中调理信号由原来的理想条件增加了实时跟踪补偿的延时角的调理信号进行了修正，减 小了永磁同步电机的速度位置估计误差，使整个系统的稳定性得到了提高。
[0019] 本发明这种基于PMSM低速无位置传感器矢量控制系统，该系统包括有速度给定 经过矢量控制模块和高频电压注入模块连接到永磁同步电机，通过对永磁同步电机定子电 流的电流检测滤波处理模块实现电流环闭环连接到矢量控制模块，进而有电流检测滤波处 理模块连接到延迟角跟踪补偿控制模块和速度、转角估计模块，延迟角跟踪补偿控制模块 的补偿连接到速度、转角估计模块，通过速度、转角估计模块实现速度闭环。
[0020] 上述基于PMSM低速无位置传感器矢量控制系统的控制方法，采用了一种新型跟 踪滤波器延迟角的跟踪补偿方法。
[0021] 基于改进高频脉振电压永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统如图1所示：在 d轴注入高频正弦电压信号，在永磁同步电机的定子端检测到电流q轴的高频电流信号与 注入的脉振高频电压同频率的解调信号c 〇SWht相乘后，得到了包含转子位置估计误差信 息，然后经过滤波器、PI估算器的处理得到转子速度和位置信息，我们的改进之处就是考虑 了系统器件对高频电流信号的延迟角，在电流d轴测出引起的延迟角，也就是图中对延迟 角的跟踪并补偿重新实时调整纠正解调信号为cosGvy + p)，实现了对更好效果的转速和 位置估计。其结构和控制流程图如图2所示。下面结合图2和公式，阐述基于改进脉振高 频电压注入法滤波器延时角跟踪补偿的过程和步骤：
[0022] 从电机定子端接受的电流进行坐标变换，在电流q坐标轴经过高通滤波器BSF得 到高频电流信号，在考虑相位延迟角0的前提下
[0023]
【权利要求】
1. 一种基于PMSM低速无位置传感器矢量控制系统，其特征在于：该系统包括有速度给 定经过矢量控制模块和高频电压注入模块连接到永磁同步电机，通过对永磁同步电机定子 电流的电流检测滤波处理模块实现电流环闭环连接到矢量控制模块，进而由电流检测滤波 处理模块连接到延迟角跟踪补偿控制模块和速度、转角估计模块，延迟角跟踪补偿控制模 块的补偿连接到速度、转角估计模块，通过速度、转角估计模块实现速度闭环。
2. -种如权利要求1所述基于PMSM低速无位置传感器矢量控制系统的控制方法，其特 征在于：对注入的高频电压信号到检测的高频电流信号的延迟角进行实时跟踪进而实现实 时补偿，达到整个系统最小稳态误差的运行，步骤如下： (1) 系统通过高频脉振电压信号的注入，由检测永磁同步电机定子侧电流的iql变换分 量，通过滤波器、锁相环处理得到电机速度、位置；在信号调理过程中需要检测由系统器件 产生的延迟角作为跟踪输入对速度转角估算模块里的调理信号进行纠正； (2) 通过检测电流分量idl通过锁相环得到延迟角，输入到调理信号中；对高频电流信 号iqh进行调理、滤波等处理、PI估算得到永磁同步电机的转速、位置和d、q轴电流进而实 现矢量控制，重复步骤（1)。
3. 根据权利要求2所述基于PMSM低速无位置传感器矢量控制方法，其特征在于：在调 理信号中对系统产生的延迟角进行了实时跟踪补偿。
【文档编号】H02P21/14GK104320036SQ201410624029
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2014年11月7日
【发明者】杨霞, 曹兴生, 张東星 申请人:沈阳工业大学