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专利号: 2023115210213
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种降低估算复杂度的永磁同步电机无传感器控制方法,其特征是,所述永磁同步电机无传感器控制方法包括:对一永磁同步电机,构建基于所述永磁同步电机的二维EKF观测器,其中,在构建二维EKF观测器时,先构建基于永磁同步电机的二维EKF基础观测器,基于所述二维EKF基础观测器进入稳态时的增益状态生成增益简易更新矩阵,将二维EKF基础观测器内的增益更新矩阵替换为所述增益简易更新矩阵,以构建形成所述二维EKF观测器;

获取永磁同步电机的当前电机工作状态信息下,利用所述二维EKF观测器生成对所述永磁同步电机控制所需的转子位置估计值 和电角速度估计值 其中,永磁同步电机的当前电机工作状态信息包括永磁同步电机工作时的α轴电流iα、β轴电流iβ、α轴电压uα以及β轴电压uβ;

利用所述二维EKF观测器生成转子位置估计值 和电角速度估计值 时,利用增益简易更新矩阵进行增益更新;

所述增益简易更新矩阵包括基于简化相位关系的时变增益矩阵或基于后验协方差矩阵生成的类稳态Kalman增益矩阵;

所述增益简易更新矩阵为时变增益矩阵时,对所述时变增益矩阵,则有:其中,KSk+1为时变增益矩阵, 为电角速度估计值 在k时刻的估计值,a、b为常数,满足 Ts为采样周期,ψf为永磁同步电机的永磁体磁链,Ls为永磁同步电机的相电感, 为永磁同步电机的电角速度最大值;

所述增益简易更新矩阵为类稳态Kalman增益矩阵时,对所述类稳态Kalman增益矩阵,则有:其中,KKk+1为类稳态Kalman增益矩阵, 为电角速度估计值 在k时刻的估计值,Ts为采样周期,ψf为永磁同步电机的永磁体磁链,Ls为永磁同步电机的相电感,ωref为控制永磁同步电机时的给定转速;M为基于二维EKF基础观测器进入稳态时解算得到后验协方差矩阵的稳态矩阵,M1、M2、M3为后验协方差矩阵的稳态矩阵M内的元素,Rs是永磁同步电机的相电阻。

2.根据权利要求1所述的降低估算复杂度的永磁同步电机无传感器控制方法,其特征是,增益简易更新矩阵为时变增益矩阵时,生成所述时变增益矩阵的方法包括:构建永磁同步电机的二维EKF基础观测器;

所述二维EKF基础观测器进入稳态时,确定所述二维EKF基础观测器的增益更新矩阵的增益状态;

对所确定增益更新矩阵的增益状态,采用省去简化相位关系的方式生成所述时变增益矩阵。

3.根据权利要求1所述的降低估算复杂度的永磁同步电机无传感器控制方法,其特征是,增益简易更新矩阵为类稳态Kalman增益矩阵时,生成所述类稳态Kalman增益矩阵的方法包括:构建永磁同步电机的二维EKF基础观测器,并确定所述二维EKF基础观测器的过程协方差矩阵Q以及测量协方差矩阵R相应的参数;

采用迭代方式计算二阶EKF基础观测器内后验协方差矩阵的稳定值,以得到后验协方差矩阵的稳态矩阵M;

基于后验协方差矩阵的稳态矩阵M,配置生成类稳态Kalman增益矩阵。

4.根据权利要求3所述的降低估算复杂度的永磁同步电机无传感器控制方法,其特征是,计算得到后验协方差矩阵的稳态矩阵M时,包括:Step1、配置一初始矩阵M0、容许误差ε以及迭代次数τ,其中,初始矩阵M0=λI,λ为正常数,I为单位阵,单位阵I的大小与后验协方差矩阵的稳态矩阵M的大小相一致,ε>0;

Step2、当|||Mτ+1||‑||Mτ|||<ε时,则停止迭代,并输出Mτ,以作为后验协方差矩阵的稳T * ‑1 T态矩阵M,否则,计算Mτ+1=(I+(AMτA+Q)H) (AMτA+Q),其中, r为测量噪声协方差阵R的对角元素;A为二维EKF基础观测器内的状态转移矩阵;

Step3、令Mτ=Mτ+1,τ=τ+1,并跳转至Step2。

5.根据权利要求1至4任一项所述的降低估算复杂度的永磁同步电机无传感器控制方法,其特征是,对永磁同步电机控制时,还包括:转速环PI控制器,用于接收电角速度的给定转速ωref以及电角速度估计值 的差值,并基于所接收的差值生成q轴的参考电流电流环第一PI控制器,用于接收q轴的参考电流 与q轴实际电流iq的差值,并基于所接收的差值生成q轴的控制电压uq;

电流环第二PI控制器,用于接收d轴的参考电流 与d轴实际电流id的差值,并基于所接收的差值生成d轴的控制电压ud;

q轴的控制电压uq、d轴的控制电压ud经反park变换得到α轴电压uα以及β轴电压uβ,α轴电压uα以及β轴电压uβ经SVPWM控制器以及逆变器后生成提供永磁同步电机工作所需的三相电压;

对采集永磁同步电机的三相电流ia、ib、ic,经clark变换后得到α轴电流iα、β轴电流iβ,其中,在反park变换以及clark变换中,均利用降阶扩展卡尔曼滤波模块输出的转子位置估计值

6.根据权利要求5所述的降低估算复杂度的永磁同步电机无传感器控制方法,其特征是,对d轴的参考电流 则有:

7.一种降低估算复杂度的永磁同步电机无传感器控制系统,其特征是,对任一永磁同步电机,采用上述权利要求1~权利要求6中任一项所述的方法解算得到转子位置估计值和电角速度估计值 以基于解算得到转子位置估计值 和电角速度估计值 对永磁同步电机控制。