一种旋转高频电压信号注入法永磁同步电机转子位置估算误差的补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种旋转高频电压信号注入法永磁同步电机转子位置估计误差补偿 的方法，属于电机控制领域。
【背景技术】
[0002] 适用于低速的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制技术一直是电机控制领域 的研究热点和难点。PMSM低速下的无位置传感器控制，一般需要采用信号注入的方式，目前 研究较多的是高频电压注入法。该方法基于电机的凸极特性，其基本思路是在电机中注入 高频电压信号，通过对高频电流响应进行特定的信号处理来获得位置信息。秦峰在《基于电 力电子系统集成概念的PMSM无传感器控制研究》一文中指出高频注入法中的旋转高频电压 注入法由于鲁棒性好、参数敏感性低，参数的调节简单等优点，广泛地应用于永磁同步电机 低速无位置控制。提高转子位置和速度估算精度对于旋转高频信号注入法无位置传感器技 术在高精度要求场合的运用有着重要的意义。
【发明内容】
[0003]发明目的：针对上述现有技术，提出一种旋转高频电压信号注入法永磁同步电机 转子位置估算误差补偿的方法，消除逆变器死区时间和IGBT寄生电容产生的旋转高频电压 信号注入法位置估计误差。
[0004]技术方案:一种旋转高频电压信号注入法永磁同步电机转子位置估算误差的补偿 方法，首先获取旋转高频电压注入信号的相位误差Δρ，然后对旋转高频电压信号注入法获 得的转子位置估计值爲:进行相位补偿，所述相位补偿值为其中，获取旋转高频电压注 入信号的相位误差包括如下步骤：
[0005]六1)，检测控制永磁同步电机的三相逆变器输出的三相电压1^、仙、1^，并进行克拉 克变换得到两相静止坐标系下的电压信号ua和ue;
[0006]A2)，将所述电压信号Ua经带通滤波器选出频率为c〇h的交流分量Uah;再将所述Uah 与解调信号cos(coht)通过相同的所述带通滤波器后的信号相乘，得到直流分量和频率为2 ωh的交流分量;然后经过低通滤波器滤除交流分量，提取直流分量/(Δ的；最后对该直流 分量进行调制获得旋转高频电压注入信号的相位误差
[0007]有益效果:在实际旋转高频电压信号注入法无传感器控制系统中，为了防止三相 SVPWM电压源逆变器(VSI)的桥臂上下管直通，必须在功率管开关动作期间插入一段死区时 间。发明人通过实验研究发现，该死区时间和IGBT的寄生电容会导致逆变器输出的实际高 频电压注入信号和理想高频电压注入信号之间存在一定的相位误差进一步，该相位误 差最终会使得旋转高频电压信号注入法的转子位置估算结果产生误差Δ<2。因此为了提 高旋转高频电压信号注入法的转子位置估算精度，根据逆变器死区和IGBT寄生电容产生的 相位延迟对估计位置值进行有效补偿是非常必要的。
[0008]本发明方法在传统永磁同步电机旋转高频信号注入法无位置控制基础上，引入针 对逆变器死区效应和寄生电容产生的高频信号相位延迟的补偿环节。通过对逆变器输出电 压进行采样从而计算出延迟的相位A梦，将其补偿到旋转高频电压信号注入法转子位置估 算结果中，从而提高其位置估算精度。相对于传统的旋转高频电压信号注入法，本专利所提 方法的创新在于相位补偿环节的提出和设计，并有效地提高了转子位置估算精度。
[0009]综上，本发明方法与现有技术相比具有以下显著的优点：（1)本发明在旋转高频电 压信号注入法中加入位置估计误差补偿环节，消除了逆变器死区时间和IGBT寄生电容对位 置估算精度的影响，提高了系统的稳定性和准确性；（2)通过提高其位置估算精度，促进了 旋转高频电压信号注入法在高精度场合的运用，拓宽了该方法的应用范围；（3)该方法采用 直接补偿的方法，实现简单、可靠、方便。
【附图说明】
[0010]图1旋转高频电压信号注入法永磁同步电机转子位置估算误差补偿方法框图；
[0011] 图2为两相静止坐标系、实际两相同步旋转坐标系与估计两相同步旋转坐标系的 相对关系不意图；
[0012] 图3为高频注入信号相位误差信号提取与调制过程的原理框图；
[0013]图4为补偿前旋转高频电压信号注入法位置估算仿真波形和位置估算误差仿真波 形；
[0014]
[0015]图5为补偿后旋转高频电压信号注入法位置估算仿真波形和位置估算误差仿真波 形。
【具体实施方式】
[0016]本发明提供一种旋转高频电压信号注入法永磁同步电机转子位置估算误差补偿 的方法，为使本发明的目的，技术方案及效果更加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本 发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定 本发明。
[0017]如图1所示，一种旋转高频电压信号注入法永磁同步电机转子位置估算误差补偿 的方法，具体包括以下步骤：
[0018] 步骤1:建立坐标系关系图，如图2所示，d_q为实际转子同步旋转坐标系，为估 计转子同步旋转坐标系，为实际两相静止坐标系，并且定义转子估计位置误差 Δ沒=之其中，Θ为实际转子位置，g为补偿后最终位置估计值;定义先为补偿前位置估 计值，即采用旋转高频电压信号注入法获得的转子位置估计值。
[0019]步骤2 :如图1所示，在两相静止坐标系的α轴给定电压C中注入高频余弦电压UmhCOS(c〇ht)，β轴给定电压注入高频正弦电压Umhsin(C〇ht)，即注入信号为：
[0021 ] 其中，Ucchi为注入尚频余弦电压，Ughi为注入尚频正弦电压，Umh为注入尚频电压的幅 值，ωh为注入高频电压的角频率，t表示当前时刻。
[0022]步骤3:如图1所示，采用空间矢量调制策略SVP丽得到六路开关信号，控制三相逆 变器，然后检测由逆变器产生的三相电压1^、1^、1^，进行克拉克变换((：1&^?5变换)得到两相 静止α-β坐标系下的电压信号Ua和Uf!。
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