步骤3,采用比例谐振控制器PR对估计转子同步旋转坐标系下的d轴电流和q轴 电流进行控制使其与给定一致，具体为比例谐振器将估计转子同步旋转坐标系下的d轴电 流和q轴电流的修正值（即为由估计转子同步旋转坐标系下的d轴电流1和q轴电流&_与 给定值'f和i qraf之差）转换为估计转子同步旋转坐标系下的d轴电压和q轴电压；
[0039] 步骤4,对比例谐振控制器输出的估计转子同步旋转坐标系下的d轴电压化和q轴 电压^进行Park逆变换得到两相静止坐标系α-β下的电压Ua和Ufi，再采用空间矢量脉 宽调制策略得到三相逆变器的六路开关信号，驱动表贴式永磁同步电机；
[0040] 步骤5,检测电机三相绕组A/B/C中的任意两相电流，先进行Clarke变换得到两相 静止坐标系α-β下的电流ia和ie，再经过Park变换得到估计转子同步旋转坐标系下的 d轴电流t和q轴电流^.，·将其反馈给比例谐振控制器输入端之前的d轴电流和q轴电流估 计值修正环节；
[0041] 步骤6,如图3、图4所示，由包含前后两级的转子位置估计模块对估计转子同步旋 转坐标系的q轴电压七进行观测，首先由前级观测出频率为的交流分量（即为估计转子 同步旋转坐标系的q轴电压中的IkHz分量化* )，再将IkHz分量与同频率的余弦信号 cos (ω ht)相乘进行调制，得到直流分量和频率为2 ω h的交流分量（即为2kHz谐波），最后 经过后级对其中的高频分量进行抑制，提取直流分量得到估计位置误差信号f(A Θ);
[0042] 步骤7,构建位置偏差闭环：将估计位置误差信号f(A Θ)作为比例积分控制器的 输入，比例积分控制器估计转子角速度(?，以估计转子角速度为积分器的输入，积分器对估 计转子角速度《积分得到估计的转子位置
[0043] 步骤8,重复步骤2至步骤7,直到估计的转子位置收敛为一恒定值，即为转子位置 的估计值，如图6所示。
[0044] 对包含前后两级的转系位置估计模块的理论分析如下：
[0045] 步骤a，提取估计转子同步旋转坐标系q轴电压％，:该电压由基频分量和高频分量 组成，即
，前级传递函数为
别为前级的增益和选择频率，
》分别为估计转子同步坐标系q轴电压、估计转子 同步坐标系q轴电压中IkHz分量，s为拉普拉斯算子，那么对应的前级输出（估计转子同步 坐标系q轴电压中IkHz分量<,,)为
?前级选择频率Wf3l
而直流分 量的频率远小于选择频率，因此经过该传递函数后响应为0。在MATLAB仿真中，绘制前级结 构的传递函数在不同k值（kl = k)增益下伯德图如图5(a)、图5(b)所示，仿真结果表明， 该结构在保证对高频信号跟踪的同时，不会引起幅值和相位的偏移，与理论分析一致。所 以，前级的输出为幅值与相位均不变的q轴响应电压中的频率的高频分量；
[0046] 步骤b，将所提取频率为〇^的高频分量与余弦信号cos(co ht)相乘进行调制，得 到直流分量和频率为2 ωΗ的交流分量；
[0047] 步骤c，将调制后的信号送入该转子位置估计模块的后级，后级传递函数为
分别为后级的增益和选择频率，f Λ e (S)为估计位置误差 信号，其中，估计转子同步坐标系q轴电压中IkHz分量「V由直流分量和频率为2 ωΗ的交 流分量组成，不妨设为
同理，对应的后级输出f(A Θ)为f(A Θ)= B{sin(2c〇ht)-D(jc〇)sin[20ht+ Z 0(」ω)]}+ι??，因此后级选择频率 c〇e2为 2ω 时，高频 分量的响应为0,而直流分量幅值没有衰减。输出对应的直流分量即为转子位置误差函数 f (Δ θ ) 0
[0048] 通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可 借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案实质 上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品 可以存储在存储介质中，如R0M/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备 (可以是个人计算机、服务器，或者网络设备等）执行本发明的实施例或实施例的某些部分 所述的方法。
【主权项】
1. 表贴式永磁同步电机转子位置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤： A、 在估计转子同步坐标系d轴注入高频电流，并控制估计转子同步坐标系下的电流与 给定值一致； B、 在控制估计转子同步坐标系下的电流与给定值一致的同时，提取估计转子同步坐标 系q轴电压中的IkHz分量并将提取的IkHz分量与同相位的高频信号相调制W消除2kHz 谐波，提取直流分量得到估计位置误差信号； C、 构建位置偏差闭环后将其调节至0W获得转子位置估计值； D、 重复A至C直至转子位置估计值收敛为恒定值。2. 根据权利要求1所述的表贴式永磁同步电机转子位置的检测方法，其特征在于，步 骤B采用包含前后两级的转子位置估计模块提取估计转子同步坐标系q轴电压中的1曲Z 分量并将提取的1曲Z分量与同相位的高频信号相调制W消除2曲Z谐波，转子位置估计 模块前级的传递函数为转子位置估计模块后级的传递函数为：其中，马,(.。、。（S)分别为估计转子同步坐标系q轴电压、估计转子同步坐 标系q轴电压中1曲Z分量、估计位置误差函数，S为拉普拉斯算子，ki为前级增益，ω。1为 前级的选择频率，《ei=ωh，k2为后级增益，ωe2为后级的选择频率，ωe2= 2ωh，Wh为在 d轴注入的高频电流的角频率。3. 根据权利要求1或2所述的表贴式永磁同步电机转子位置的检测方法，其特征在于， 步骤C构建的位置偏差闭环包括： 由估计位置误差信号估计转子角速度的比例积分控制器，W及， 由转子角速度估计转子位置的积分器。4. 根据权利要求1所述的表贴式永磁同步电机转子位置的检测方法，其特征在于，步 骤A采用如下方法在估计转子同步坐标系d轴注入高频电流，并控制估计转子同步坐标系 下的电流与给定值一致： A1、将估计转子同步旋转坐标系d轴电流给定为脉振高频正弦信号ImhSin(ωht)，Imh为 在d轴注入的高频电流的幅值，ω,为在d轴注入的高频电流的角频率，t为当前时刻； A2、修正估计转子同步坐标系下的d轴电流、q轴电流； A3、将估计转子同步坐标系下的d轴电流、q轴电流的修正值转换为估计转子坐标系下 的d轴电压、q轴电压； A4、对估计的转子坐标系下的d轴电压、q轴电压进行Park逆变换得到两相静止坐标 系下的电压分量，对两相静止坐标系下的电压分量进行空间矢量脉宽调制得到Ξ相逆变器 的开关信号，Ξ相逆变器在开关信号作用下将直流电转换为交流电W驱动表贴式永磁同步 电机工作； A5、对表贴式永磁同步电机任意两相电流进行Clarke变换得到两相静止坐标系下的 电流分量，对两相静止坐标系下的电流分量进行Park变换得到估计转子同步坐标系下的d 轴电流、q轴电流，返回A2。5.根据权利要求4所述的表贴式永磁同步电机转子位置的检测方法，其特征在于，步 骤A3采用比例谐振控制器将估计转子同步坐标系下的d轴电流、q轴电流的修正值转换为 估计转子坐标系下的d轴电压、q轴电压。
【专利摘要】本发明公开了表贴式永磁同步电机转子位置的检测方法，属于电机控制的技术领域。本发明在估计转子同步坐标系d轴注入高频电流，并控制估计转子同步坐标系下的电流与给定值一致；在控制估计转子同步坐标系下的电流与给定值一致的同时，提取估计转子同步坐标系q轴电压中的1kHz分量并将提取的1kHz分量与同相位的高频信号相调制以消除2kHz谐波，提取直流分量得到估计位置误差信号，省去了带通和低通滤波器，消除了由滤波器带来的延时问题，使转子位置估计更加准确。
【IPC分类】H02P21/18
【公开号】CN105245151
【申请号】CN201510742038
【发明人】倪天恒, 周波, 刘兵, 王龙
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月4日