无传感器永磁同步电机的参数辨识控制装置及控制方法转让专利

申请号 : CN201210205350.2

文献号 : CN102739150B

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发明人 : 刘剑李彦杨贵杰苏建勇宋和义张微

申请人 : 哈尔滨工业大学

摘要 :

无传感器永磁同步电机的参数辨识控制装置及控制方法,属于无传感器永磁同步电机控制技术领域。它解决了现有永磁同步电机的无位置控制方法无法实现电机运行在转速范围内时,对参数进行辨识的问题。它通过控制策略和控制方法的改进来实现无位置传感器永磁同步电机各个速度阶段的参数辨识。在中高速阶段,通过构造电路,实现对输入量的模型化,得到输出参数;在低速零速阶段,通过对模型输入参数的精确化,实现模型输出量的精确化,本发明采用三闭环控制,在参数辨识过程中根据转速的高低切换系统的工作模式。本发明适用于无传感器永磁同步电机的参数辨识。

权利要求 :

1.一种无传感器永磁同步电机的参数辨识控制装置,它包括永磁同步电机(11),其特征在于:它还包括位置传感器(1)、速度控制器(2)、d轴电流控制器(3)、q轴电流控制器(4)、第一Park变换电路(5-1)、第二Park变换电路(5-2)、逆Park变换电路(6)、第一Clark变换电路(7-1)、第二Clark变换电路(7-2)、空间矢量脉宽调制电路(8)、逆变器(9)、电流互感器(10)、电压传感器(12)、低速参数辨识电路(13)、第一LC滤波电路(14-1)、第二LC滤波电路(14-2)、高速参数辨识电路(15)、电阻解耦电路(16)、磁链解耦电路(17)、转速解耦电路(18)、运放积分电路(19)和比较电路(20),电机转子位置给定值θref与运放积分电路(19)输出的电机转子位置观测值 相比较的差值输入给位置传感器(1),位置传感器(1)输出的电机转子转速给定信号值ωref与转速解耦电路(18)输出的电机转子转速估算信号值ωback相比较的差值输入给速度控制器(2),速度控制器(2)输出的q轴电流给定值 与第一Park变换电路(5-1)输出的q轴电流实际值iq相比较的差值输入给q轴电流控制器(4),q轴电流控制器(4)的q轴电压信号输出端连接逆Park变换电路(6)的q轴电压信号输入端;d轴电流给定值 与第一Park变换电路(5-1)输出的d轴电流实际值id相比较的差值输入给d轴电流控制器(3),d轴电流控制器(3)的d轴电压信号输出端连接逆Park变换电路(6)的d轴电压信号输入端,逆Park变换电路(6)的电机转子位置观测信号输入端连接运放积分电路(19)的电机转子位置观测信号输出端,逆Park变换电路(6)的α轴定子电压信号输出端连接空间矢量脉宽调制电路(8)的α轴定子电压信号输入端,逆Park变换电路(6)的β轴定子电压信号输出端连接空间矢量脉宽调制电路(8)的β轴定子电压信号输入端,空间矢量脉宽调制电路(8)电机转子位置观测信号输入端连接运放积分电路(19)的电机转子位置观测信号输出端,空间矢量脉宽调制电路(8)的脉冲宽度调制信号输出端连接逆变器(9)的脉冲宽度调制信号输入端,逆变器(9)的电压信号输出端连接永磁同步电机(11)的电压信号输入端,永磁同步电机(11)的电源输入侧的电流信号通过电流互感器(10)采集,电流互感器(10)采集获得的C相电流信号输出端连接第一Clark变换电路(7-1)的C相电流信号输入端,电流互感器(10)采集获得的B相电流信号输出端连接第一Clark变换电路(7-1)的B相电流信号输入端,第一Clark变换电路(7-1)的α轴定子电流信号输出端连接第一Park变换电路(5-1)的α轴定子电流信号输入端,第一Clark变换电路(7-1)的β轴定子电流信号输出端连接第一Park变换电路(5-1)的β轴定子电流信号输入端,第一Park变换电路(5-1)的电机转子位置观测信号输入端连接运放积分电路(19)的电机转子位置观测信号输出端;

永磁同步电机(11)的输出侧的电压信号通过电压传感器(12)采集,电压传感器(12)采集获得的C相电压信号输出端连接第二Clark变换电路(7-2)的C相电压信号输入端,电压传感器(12)采集获得的B相电压信号输出端连接第二Clark变换电路(7-2)的B相电压信号输入端,第二Clark变换电路(7-2)的α轴电压信号输出端连接第二Park变换电路(5-2)的α轴电压信号输入端,第二Clark变换电路(7-2)的β轴电压信号输出端连接第二Park变换电路(5-2)的β轴电压信号输入端,第二Park变换电路(5-2)的电机转子位置观测信号输入端连接运放积分电路(19)的电机转子位置观测信号输出端,第二Park变换电路(5-2)的d轴电压信号输出端连接高速参数辨识电路(15)的d轴电压信号输入端,第二Park变换电路(5-2)的q轴电压信号输出端连接高速参数辨识电路(15)的q轴电压信号输入端,高速参数辨识电路(15)的低转速永磁体磁链观测信号输入端连接低速参数辨识电路(13)的低转速永磁体磁链观测信号输出端,高速参数辨识电路(15)的低转速定子电阻观测信号输入端连接低速参数辨识电路(13)的低转速定子电阻观测信号输出端,高速参数辨识电路(15)的电机转子转速估算信号输入端连接转速解耦电路(18)的电机转子转速估算信号输出端,低速参数辨识电路(13)的选择控制信号输入端连接比较电路(20)的选择控制信号输出端,低速参数辨识电路(13)的电机转子转速估算信号输入端连接转速解耦电路(18)的电机转子转速估算信号输出端,低速参数辨识电路(13)的β轴定子电流信号输入端连接第一Clark变换电路(7-1)的β轴定子电流信号输出端,低速参数辨识电路(13)的α轴滤波电压信号输入端连接第二LC滤波电路(14-2)的α轴滤波电压信号输出端,第二LC滤波电路(14-2)的α轴电压信号输入端连接第二Clark变换电路(7-2)的α轴电压信号输出端,低速参数辨识电路(13)的β轴滤波电压信号输入端连接第一LC滤波电路(14-1)的β轴滤波电压信号输出端,第一LC滤波电路(14-1)的β轴电压信号输入端连接第二Clark变换电路(7-2)的β轴电压信号输出端;

第一Park变换电路(5-1)输出的q轴电流实际值iq与高速参数辨识电路(15)输出的辨识q轴电流值 相比较的差值ε输入给转速解耦电路(18),转速解耦电路(18)的电机转子转速估算信号输出端连接运放积分电路(19)的电机转子转速估算信号输入端;

第一Park变换电路(5-1)输出的q轴电流实际值iq与高速参数辨识电路(15)输出的辨识q轴电流值 相比较的差值ε输入给电阻解耦电路(16),电阻解耦电路(16)的控制信号输入端连接比较电路(20)的选择控制信号输出端,电阻解耦电路(16)的定子绕组电阻观测信号输出端连接高速参数辨识电路(15)的定子绕组电阻观测信号输入端,第一Park变换电路(5-1)输出的q轴电流实际值iq与高速参数辨识电路(15)中的永磁体磁链辨识模型解算出的q轴电流值 相比较的差值ε′输入给磁链解耦电路(17),磁链解耦电路(17)的控制信号输入端连接比较电路(20)的选择控制信号输出端,磁链解耦电路(17)的永磁体磁链观测信号输出端连接高速参数辨识电路(15)的永磁体磁链观测信号输入端;比较电路(20)的电机转子转速给定信号输入端连接位置传感器(1)的电机转子转速给定信号输出端,比较电路(20)的电机转子转速比较信号输入端被输入电机转子转速比较值ωb。

2.一种基于权利要求1所述无传感器永磁同步电机的参数辨识控制装置的无传感器永磁同步电机的参数辨识控制方法,其特征在于:

比较电路(20)将电机转子转速给定信号值ωref与电机转子转速比较值ωb相比较后,由比较结果对所述控制装置的工作模式进行控制,具体为:当ωref<ωb时,低速参数辨识电路(13)在比较电路(20)输出的选择控制信号的控制下启用,磁链解耦电路(17)和电阻解耦电路(16)停止运行,此时,第一LC滤波电路(14-1)输出的β轴滤波电压信号和第二LC滤波电路(14-2)输出的α轴滤波电压信号输入给低速参数辨识电路(13),低速参数辨识电路(13)经计算获得低转速永磁体磁链观测值 和低转速定子电阻观测值 低转速永磁体磁链观测值 和低转速定子电阻观测值 输入给高速参数辨识电路(15),由转速解耦电路(18)实现对电机转速观测值 的估算;

ωref≥ωb时,低速参数辨识电路(13)在比较电路(20)输出的选择控制信号的控制下停止运行,磁链解耦电路(17)和电阻解耦电路(16)开始运行,此时,第二park变换电路(5-2)输出的d轴定子电压分量ud和q轴定子电压分量uq输入给高速参数辨识电路(15),高速参数辨识电路(15)输出的d轴电流分量 作为反馈量再次输入到高速参数辨识电路(15)中。

3.根据权利要求2所述的无传感器永磁同步电机的参数辨识控制方法,其特征在于:

所述d轴电流分量 和q轴电流 由下式求解获得:

式中

Ls为电机定子电感量,

Rs为定子电阻实际值,当电机高速运行时即为RsH,低速运行时即为RsL,

ψf永磁体磁链实际值,当电机高速运行时即为ψfH,低速运行时即为ψfL;

d轴电流分量 和q轴电流 由下式求解获得:

转速解耦电路(18)输出的电机转速观测值 的获得方法为:

为上一运算时刻电机转速观测值;

Ki1为电机高速和低速状态下转速解耦电路的积分系数,

Kp1为电机高速和低速状态下转速解耦电路的比例系数;

电阻解耦电路(16)输出的定子电枢电阻观测值 的获得方法为:

s为积分算子,

Ki2为电机高速状态下电阻解耦电路的积分系数

Kp2为电机高速状态下电阻解耦电路的比例系数;

磁链解耦电路(17)输出的永磁体磁链观测值 的获得方法为:

为上一运算时刻永磁体磁链观测值,

Ki3为电机高速状态下转速解耦电路的积分系数,

Kp3为电机高速状态下转速解耦电路的比例系数。

说明书 :

无传感器永磁同步电机的参数辨识控制装置及控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种无传感器永磁同步电机的参数辨识控制装置及控制方法,属于无传感器永磁同步电机控制技术领域。

背景技术

[0002] 永磁同步电机以其高功率密度、高效率、宽调速范围、快速响应等特点,广泛应用于数控机床、工业机器人、航空航天设备等高精度传动领域以及家用电器、风机泵类等节能领域。为检测永磁同步电机的速度和位置,需要在电机上加入传感器,目前永磁同步电机上应用比较普遍的机械位置传感器包括光电编码器、旋转变压器、霍尔和感应同步器等。这些机械位置传感器在能够提供转子磁极位置信息的同时,不可避免的会带来一系列的问题,例如:传感器的通信方式,使用成本及传感器的使用条件等等。为了克服使用机械位置传感器所带来的种种问题,目前,许多学者都开展了无位置传感器永磁同步电机驱动控制方面的研究,已有的无位置控制方法只适用于电机在中高速或者低速及零速状态的控制,难以实现在电机转速范围内的精确测量和参数辨识。

发明内容

[0003] 本发明是为了解决现有永磁同步电机的无位置控制方法无法实现电机运行在转速范围内时,对参数进行辨识的问题,提供一种无传感器永磁同步电机的参数辨识控制装置及控制方法。
[0004] 本发明所述无传感器永磁同步电机的参数辨识控制装置,它包括永磁同步电机,它还包括位置传感器、速度控制器、d轴电流控制器、q轴电流控制器、第一Park变换电路、第二Park变换电路、逆Park变换电路、第一Clark变换电路、第二Clark变换电路、空间矢量脉宽调制电路、逆变器、电流互感器、电压传感器、低速参数辨识电路、第一LC滤波电路、第二LC滤波电路、高速参数辨识电路、电阻解耦电路、磁链解耦电路、转速解耦电路、运放积分电路和比较电路,
[0005] 电机转子位置给定值θref与运放积分电路输出的电机转子位置观测值 相比较的差值输入给位置传感器,位置传感器输出的电机转子转速给定信号值ωref与转速解耦电路输出的电机转子转速估算信号值ωback相比较的差值输入给速度控制器,速度控制器输*出的q轴电流给定值iq 与第一Park变换电路输出的q轴电流实际值iq相比较的差值输入给q轴电流控制器,q轴电流控制器的q轴电压信号输出端连接逆Park变换电路的q轴*
电压信号输入端;d轴电流给定值id 与第一Park变换电路输出的d轴电流实际值id相比较的差值输入给d轴电流控制器,d轴电流控制器的d轴电压信号输出端连接逆Park变换电路的d轴电压信号输入端,逆Park变换电路的电机转子位置观测信号输入端连接运放积分电路的电机转子位置观测信号输出端,逆Park变换电路的α轴定子电压信号输出端连接空间矢量脉宽调制电路的α轴定子电压信号输入端,逆Park变换电路的β轴定子电压信号输出端连接空间矢量脉宽调制电路的β轴定子电压信号输入端,空间矢量脉宽调制电路电机转子位置观测信号输入端连接运放积分电路的电机转子位置观测信号输出端,空间矢量脉宽调制电路的脉冲宽度调制信号输出端连接逆变器的脉冲宽度调制信号输入端,逆变器的电压信号输出端连接永磁同步电机的电压信号输入端,永磁同步电机的电源输入侧的电流信号通过电流互感器采集,电流互感器采集获得的C相电流信号输出端连接第一Clark变换电路的C相电流信号输入端,电流互感器采集获得的B相电流信号输出端连接第一Clark变换电路的B相电流信号输入端,第一Clark变换电路的α轴定子电流信号输出端连接第一Park变换电路的α轴定子电流信号输入端,第一Clark变换电路的β轴定子电流信号输出端连接第一Park变换电路的β轴定子电流信号输入端,第一Park变换电路的电机转子位置观测信号输入端连接运放积分电路的电机转子位置观测信号输出端;
[0006] 永磁同步电机的输出侧的电压信号通过电压传感器采集,电压传感器采集获得的C相电压信号输出端连接第二Clark变换电路的C相电压信号输入端,电压传感器采集获得的B相电压信号输出端连接第二Clark变换电路的B相电压信号输入端,第二Clark变换电路的α轴电压信号输出端连接第二Park变换电路的α轴电压信号输入端,第二Clark变换电路的β轴电压信号输出端连接第二Park变换电路的β轴电压信号输入端,第二Park变换电路的电机转子位置观测信号输入端连接运放积分电路的电机转子位置观测信号输出端,第二Park变换电路的d轴电压信号输出端连接高速参数辨识电路的d轴电压信号输入端,第二Park变换电路的q轴电压信号输出端连接连接高速参数辨识电路的q轴电压信号输入端,高速参数辨识电路的低转速永磁体磁链观测信号输入端连接低速参数辨识电路的低转速永磁体磁链观测信号输出端,高速参数辨识电路的低转速定子电阻观测信号输入端连接低速参数辨识电路的低转速定子电阻观测信号输出端,高速参数辨识电路的电机转子转速估算信号输入端连接转速解耦电路的电机转子转速估算信号输出端,低速参数辨识电路的选择控制信号输入端连接比较电路的选择控制信号输出端,低速参数辨识电路的电机转子转速估算信号输入端连接转速解耦电路的电机转子转速估算信号输出端,低速参数辨识电路的β轴定子电流信号输入端连接第一Clark变换电路的β轴定子电流信号输出端,低速参数辨识电路的α轴滤波电压信号输入端连接第二LC滤波电路的α轴滤波电压信号输出端,第二LC滤波电路的α轴电压信号输入端连接第二Clark变换电路的α轴电压信号输出端,低速参数辨识电路的β轴滤波电压信号输入端连接第一LC滤波电路的β轴滤波电压信号输出端,第一LC滤波电路的β轴电压信号输入端连接第二Clark变换电路的β轴电压信号输出端;
[0007] 第一Park变换电路输出的q轴电流实际值iq与高速参数辨识电路输出的辨识q轴电流值 相比较的差值ε输入给转速解耦电路,转速解耦电路的电机转子转速估算信号输出端连接运放积分电路的电机转子转速估算信号输入端;
[0008] 第一Park变换电路输出的q轴电流实际值iq与高速参数辨识电路输出的辨识q轴电流值 相比较的差值ε输入给电阻解耦电路,电阻解耦电路的控制信号输入端连接比较电路的选择控制信号信号输出端,电阻解耦电路的定子绕组电阻观测信号输出端连接高速参数辨识电路的定子绕组电阻观测信号输入端,
[0009] 第一Park变换电路输出的q轴电流实际值iq与高速参数辨识电路中的永磁体磁链辨识模型解算出的q轴电流值 相比较的差值ε′输入给磁链解耦电路,磁链解耦电路的控制信号输入端连接比较电路的选择控制信号输出端,磁链解耦电路的永磁体磁链观测信号输出端连接高速参数辨识电路的永磁体磁链观测信号输入端;比较电路的电机转子转速给定信号输入端连接位置传感器的电机转子转速给定信号输出端,比较电路的电机转子转速比较信号输入端被输入电机转子转速比较值ωb。
[0010] 基于上述无传感器永磁同步电机的参数辨识控制装置的无传感器永磁同步电机的参数辨识控制方法,
[0011] 比较电路将电机转子转速给定信号值ωref与电机转子转速比较值ωb相比较后,由比较结果对所述控制装置的工作模式进行控制,具体为:
[0012]
[0013] 当ωref<ωb时,低速参数辨识电路在比较电路输出的选择控制信号的控制下启用,磁链解耦电路和电阻解耦电路停止运行,此时,第一LC滤波电路输出的β轴滤波电压信号和第二LC滤波电路输出的α轴滤波电压信号输入给低速参数辨识电路,低速参数辨识电路经计算获得低转速永磁体磁链观测值 和低转速定子电阻观测值 低转速永磁体磁链观测值 和低转速定子电阻观测值 输入给高速参数辨识电路,由转速解耦电路实现对电机转速观测值 的估算;
[0014] ωref≥ωb时,低速参数辨识电路在比较电路输出的选择控制信号的控制下停止运行,磁链解耦电路和电阻解耦电路开始运行,此时,第二park变换电路输出的d轴定子电压分量ud和q轴定子电压分量uq输入给高速参数辨识电路,高速参数辨识电路的输的d轴电流分量 作为反馈量再次输入到高速参数辨识电路中。
[0015] 所述d轴电流分量 和q轴电流 由下式求解获得:
[0016]
[0017] 式中 u′q=uq;
[0018] Ls为电机定子电感量,
[0019] Rs为定子电阻实际值,当电机高速运行时即为RsH,低速运行时即为RsL,[0020] ψf永磁体磁链实际值,当电机高速运行时即为ψfH,低速运行时即为ψfL;
[0021] d轴电流分量 和q轴电流 由下式求解获得:
[0022]
[0023] 转速解耦电路输出的电机转速观测值 的获得方法为:
[0024]
[0025] 为上一运算时刻电机转速观测值;
[0026] Ki1为电机高速和低速状态下转速解耦电路的积分系数,
[0027] Kp1为电机高速和低速状态下转速解耦电路的比例系数;
[0028] 电阻解耦电路输出的定子电枢电阻观测值 的获得方法为:
[0029]
[0030] s为积分算子,
[0031] Ki2为电机高速状态下电阻解耦电路的积分系数
[0032] Kp2为电机高速状态下电阻解耦电路的比例系数;
[0033] 磁链解耦电路输出的永磁体磁链观测值 的获得方法为:
[0034]
[0035] 为上一运算时刻永磁体磁链观测值,
[0036] Ki3为电机高速状态下转速解耦电路的积分系数,
[0037] Kp3为电机高速状态下转速解耦电路的比例系数。
[0038] 本发明的优点是:本发明通过控制策略和控制方法的改进来实现无位置传感器永磁同步电机各个速度阶段的参数辨识。在中高速阶段,通过构造电路,实现对输入量的模型化,得到输出参数;在低速零速阶段,通过对模型输入参数的精确化,实现模型输出量的精确化。本发明采用三闭环控制,在参数辨识过程中根据转速的高低切换系统的工作模式。
[0039] 本发明所述控制方法可根据电机的转速智能的切换工作模式,中高速和低速零速的参数辨识精度都较高,且动态响应快,具有很好的实际使用价值。当控制装置在中高速模式下运行时,根据算法的理论搭建出电路,将得到的数据送入到各个参数的计算电路中得到所需参数,然后参数估算值再次输入算法电路中,利用反馈来实现参数辨识的准确性当电机运行在低速和零速时,因定子电压和电流较小,辨识得到的磁链和定子绕组阻值精度下降,故在低速模式时,在α、β坐标系下辨识出永磁体磁链和定子绕组电阻,使得参数辨识模型对定子电压不太敏感。

附图说明

[0040] 图1为本发明装置的结构框图;
[0041] 图2为低速参数辨识电路的的辨识原理图。

具体实施方式

[0042] 具体实施方式一:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式所述无传感器永磁同步电机的参数辨识控制装置,它包括永磁同步电机11,它还包括位置传感器1、速度控制器2、d轴电流控制器3、q轴电流控制器4、第一Park变换电路5-1、第二Park变换电路5-2、逆Park变换电路6、第一Clark变换电路7-1、第二Clark变换电路7-2、空间矢量脉宽调制电路8、逆变器9、电流互感器10、电压传感器12、低速参数辨识电路13、第一LC滤波电路14-1、第二LC滤波电路14-2、高速参数辨识电路15、电阻解耦电路16、磁链解耦电路
17、转速解耦电路18、运放积分电路19和比较电路20,
[0043] 电机转子位置给定值θref与运放积分电路19输出的电机转子位置观测值 相比较的差值输入给位置传感器1,位置传感器1输出的电机转子转速给定信号值ωref与转速解耦电路18输出的电机转子转速估算信号值ωback相比较的差值输入给速度控制器2,*速度控制器2输出的q轴电流给定值iq 与第一Park变换电路5-1输出的q轴电流实际值iq相比较的差值输入给q轴电流控制器4,q轴电流控制器4的q轴电压信号输出端连接逆*
Park变换电路6的q轴电压信号输入端;d轴电流给定值id 与第一Park变换电路5-1输出的d轴电流实际值id相比较的差值输入给d轴电流控制器3,d轴电流控制器3的d轴电压信号输出端连接逆Park变换电路6的d轴电压信号输入端,逆Park变换电路6的电机转子位置观测信号输入端连接运放积分电路19的电机转子位置观测信号输出端,逆Park变换电路6的α轴定子电压信号输出端连接空间矢量脉宽调制电路8的α轴定子电压信号输入端,逆Park变换电路6的β轴定子电压信号输出端连接空间矢量脉宽调制电路8的β轴定子电压信号输入端,空间矢量脉宽调制电路8电机转子位置观测信号输入端连接运放积分电路19的电机转子位置观测信号输出端,空间矢量脉宽调制电路8的脉冲宽度调制信号输出端连接逆变器9的脉冲宽度调制信号输入端,逆变器9的电压信号输出端连接永磁同步电机11的电压信号输入端,永磁同步电机11的电源输入侧的电流信号通过电流互感器10采集,电流互感器10采集获得的C相电流信号输出端连接第一Clark变换电路
7-1的C相电流信号输入端,电流互感器10采集获得的B相电流信号输出端连接第一Clark变换电路7-1的B相电流信号输入端,第一Clark变换电路7-1的α轴定子电流信号输出端连接第一Park变换电路5-1的α轴定子电流信号输入端,第一Clark变换电路7-1的β轴定子电流信号输出端连接第一Park变换电路5-1的β轴定子电流信号输入端,第一Park变换电路5-1的电机转子位置观测信号输入端连接运放积分电路19的电机转子位置观测信号输出端;
[0044] 永磁同步电机11的输出侧的电压信号通过电压传感器12采集,电压传感器12采集获得的C相电压信号输出端连接第二Clark变换电路7-2的C相电压信号输入端,电压传感器12采集获得的B相电压信号输出端连接第二Clark变换电路7-2的B相电压信号输入端,第二Clark变换电路7-2的α轴电压信号输出端连接第二Park变换电路5-2的α轴电压信号输入端,第二Clark变换电路7-2的β轴电压信号输出端连接第二Park变换电路5-2的β轴电压信号输入端,第二Park变换电路5-2的电机转子位置观测信号输入端连接运放积分电路19的电机转子位置观测信号输出端,第二Park变换电路5-2的d轴电压信号输出端连接高速参数辨识电路15的d轴电压信号输入端,第二Park变换电路5-2的q轴电压信号输出端连接连接高速参数辨识电路15的q轴电压信号输入端,高速参数辨识电路15的低转速永磁体磁链观测信号输入端连接低速参数辨识电路13的低转速永磁体磁链观测信号输出端,高速参数辨识电路15的低转速定子电阻观测信号输入端连接低速参数辨识电路13的低转速定子电阻观测信号输出端,高速参数辨识电路15的电机转子转速估算信号输入端连接转速解耦电路18的电机转子转速估算信号输出端,低速参数辨识电路13的选择控制信号输入端连接比较电路20的选择控制信号输出端,低速参数辨识电路13的电机转子转速估算信号输入端连接转速解耦电路18的电机转子转速估算信号输出端,低速参数辨识电路13的β轴定子电流信号输入端连接第一Clark变换电路7-1的β轴定子电流信号输出端,低速参数辨识电路13的α轴滤波电压信号输入端连接第二LC滤波电路14-2的α轴滤波电压信号输出端,第二LC滤波电路14-2的α轴电压信号输入端连接第二Clark变换电路7-2的α轴电压信号输出端,低速参数辨识电路13的β轴滤波电压信号输入端连接第一LC滤波电路14-1的β轴滤波电压信号输出端,第一LC滤波电路14-1的β轴电压信号输入端连接第二Clark变换电路7-2的β轴电压信号输出端;
[0045] 第一Park变换电路5-1输出的q轴电流实际值iq与高速参数辨识电路15输出的辨识q轴电流值 相比较的差值ε输入给转速解耦电路18,转速解耦电路18的电机转子转速估算信号输出端连接运放积分电路19的电机转子转速估算信号输入端;
[0046] 第一Park变换电路5-1输出的q轴电流实际值iq与高速参数辨识电路15输出的辨识q轴电流值 相比较的差值ε输入给电阻解耦电路16,电阻解耦电路16的控制信号输入端连接比较电路20的选择控制信号信号输出端,电阻解耦电路16的定子绕组电阻观测信号输出端连接高速参数辨识电路15的定子绕组电阻观测信号输入端,[0047] 第一Park变换电路5-1输出的q轴电流实际值iq与高速参数辨识电路15中的永磁体磁链辨识模型解算出的q轴电流值 相比较的差值ε′输入给磁链解耦电路17,磁链解耦电路17的控制信号输入端连接比较电路20的选择控制信号输出端,磁链解耦电路17的永磁体磁链观测信号输出端连接高速参数辨识电路15的永磁体磁链观测信号输入端;比较电路20的电机转子转速给定信号输入端连接位置传感器1的电机转子转速给定信号输出端,比较电路20的电机转子转速比较信号输入端被输入电机转子转速比较值ωb。
[0048] 具体实施方式二:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式为基于实施方式一所述无传感器永磁同步电机的参数辨识控制装置的无传感器永磁同步电机的参数辨识控制方法,
[0049] 比较电路20将电机转子转速给定信号值ωref与电机转子转速比较值ωb相比较后,由比较结果对所述控制装置的工作模式进行控制,具体为:
[0050]
[0051] 当ωref<ωb时,低速参数辨识电路13在比较电路20输出的选择控制信号的控制下启用,磁链解耦电路17和电阻解耦电路16停止运行,此时,第一LC滤波电路14-1输出的β轴滤波电压信号和第二LC滤波电路14-2输出的α轴滤波电压信号输入给低速参数辨识电路13,低速参数辨识电路13经计算获得低转速永磁体磁链观测值 和低转速定子电阻观测值 低转速永磁体磁链观测值 和低转速定子电阻观测值 输入给高速参数辨识电路15,由转速解耦电路18实现对电机转速观测值 的估算;
[0052] ωref≥ωb时,低速参数辨识电路13在比较电路20输出的选择控制信号的控制下停止运行,磁链解耦电路17和电阻解耦电路16开始运行,此时,第二park变换电路5-2输出的d轴定子电压分量ud和q轴定子电压分量uq输入给高速参数辨识电路15,高速参数辨识电路15的输的d轴电流分量 作为反馈量再次输入到高速参数辨识电路15中。
[0053] 本实施方式中,要辨识低速状态时的电机参数,如永磁体磁链和定子绕组阻值等,都不是很成熟,一个控制器要么使用于高速,要么适用于低速,所以本方案意在实现电机高低速的参数辨识,然而高低速电机的参数辨识需要两个电路来分别辨识。然后,辨识的结果送到参数辨识模型中,用来实现对转速的估算。由于本发明中参数辨识模型统一放在了高速辨识电路中,所以在低速状态,辨识的结果也要送入到高速辨识电路中,以估算转速。
[0054] 具体实施方式三:下面结合图2说明本实施方式,本实施方式为对实施方式二的进一步说明,所述d轴电流分量 和q轴电流 由下式求解获得:
[0055]
[0056] 式中 u′q=uq;
[0057] Ls为电机定子电感量,
[0058] Rs为定子电阻实际值,当电机高速运行时即为RsH,低速运行时即为RsL,ψf永磁体磁链实际值,当电机高速运行时即为ψfH,低速运行时即为ψfL;d轴电流分量 和q轴电流由下式求解获得:
[0059]
[0060] 转速解耦电路18输出的电机转速观测值 的获得方法为:
[0061]
[0062] 为上一运算时刻电机转速观测值;
[0063] Ki1为电机高速和低速状态下转速解耦电路的积分系数,
[0064] Kp1为电机高速和低速状态下转速解耦电路的比例系数;
[0065] 电阻解耦电路16输出的定子电枢电阻观测值 的获得方法为:
[0066]
[0067] s为积分算子,
[0068] Ki2为电机高速状态下电阻解耦电路的积分系数
[0069] Kp2为电机高速状态下电阻解耦电路的比例系数;
[0070] 磁链解耦电路17输出的永磁体磁链观测值 的获得方法为:
[0071]
[0072] 为上一运算时刻永磁体磁链观测值,
[0073] Ki3为电机高速状态下转速解耦电路的积分系数,
[0074] Kp3为电机高速状态下转速解耦电路的比例系数。
[0075] 在本实施方式中,采用运放、电阻、电容等器件,可实现对输入量的比例、加减、积分处理,从而得到输出信号 然后将 与iq的差值ε输入到各个计算电路;同样的,在电路中,将这些运算环节利用相应的电子器件加以实现,即可得到所需的计算值。
[0076] 低速参数辨识电路13的辨识原理如图2所示:
[0077] 图中,为通过低速参数辨识电路13得到的定子电流在β轴分量的估算值,iβ为第一Clark变换电路7-1输出的β轴定子电流信号值,ε″为 与iβ的差值。
[0078] 图2中低速参数辨识电路13的公式原理如下公式所示:
[0079]
[0080] Lq为电机q轴电感量,
[0081] ψα为永磁体磁链α轴分量,由uα积分得到,
[0082] ψβ为永磁体磁链β轴分量,由uβ积分得到。
[0083] 本实施方式中,欲得到d轴电流分量 和q轴电流 需要知道电机转速、定子绕组阻值和永磁体磁链,而且 需反馈到模型中。
[0084] 在某些应用场合,当对低速时的参数辨识精度不太高时,为了精简系统的结构,可取消比较电路20和低速参数辨识电路13,完全采用中高速模式进行参数辨识,一样可以达到较好的效果。