一種考慮鐵損的無感控制方法及系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種考慮鐵損的無感控制方法及系統(tǒng)，該方法包括：基于擴展電動勢方法，考慮鐵損、磁飽和和逆變器畸變構(gòu)建電機模型；基于電機模型對永磁同步電機進行補償控制。該系統(tǒng)包括：模型構(gòu)建模塊和控制模塊。通過使用本發(fā)明專利技術(shù)，能夠準(zhǔn)確對非線性鐵損畸變進行補償，保證了電機高速運行區(qū)域下電機模型的精度，提升了高速域電機控制性能。本發(fā)明專利技術(shù)作為一種考慮鐵損的無感控制方法及系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于電機控制領(lǐng)域。制領(lǐng)域。制領(lǐng)域。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種考慮鐵損的無感控制方法及系統(tǒng)


[0001]本專利技術(shù)涉及電機控制領(lǐng)域，尤其涉及一種考慮鐵損的無感控制方法及系統(tǒng)。

技術(shù)介紹

[0002]永磁同步電機(PMSM)因其高效率，高能量密度，調(diào)速范圍廣等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于壓縮機，泵，新能源汽車等多種場合。近些年，永磁同步電機高速無位置傳感器控制已被廣泛研究，基于基波數(shù)學(xué)模型的PMSM中無位置傳感器控制技術(shù)是一種主流方法，這類方法利用PMSM基波數(shù)學(xué)模型中與轉(zhuǎn)速有關(guān)的變量(如產(chǎn)生的反電動勢)對轉(zhuǎn)子位置信息進行估計，在電機中高速運行時有用信號的信噪比高，適用于中高速PMSM無位置傳感器控制。然而此類方法因依賴基波數(shù)學(xué)模型，對模型精度的要求十分高，對電機參數(shù)變化敏感。當(dāng)電機高速運行時，電機模型會受到來自電機和驅(qū)動器的各種干擾，如逆變器失真，磁飽和，鐵芯損耗等非線性干擾。這些干擾會對電機模型產(chǎn)生直流偏置，還會引起電機模型中參數(shù)的非線性變化，從而影響模型精度，降低無位置傳感器控制性能。
[0003]目前PMSM高速無位置傳感器控制算法對干擾補償主要集中在逆變器失真和磁飽和等，大多數(shù)無位置傳感器控制沒有考慮鐵芯損耗。然而鐵芯損耗會以速度的平方倍增加，在電機高速運行區(qū)域?qū)⒉荒鼙缓雎裕虼四Ｐ偷臏?zhǔn)確性得不到保證。現(xiàn)有考慮鐵芯損耗的無位置傳感器算法研究中，一種考慮鐵損的擴展卡爾曼濾波器同步磁阻電機無傳感器算法被提出，然而擴展卡爾曼濾波器的長時間計算在高速電機驅(qū)動器很短的中斷時間中難以實現(xiàn)。此外在一些方法中，將鐵芯損耗用等效電阻器來代替，對等效鐵損電機建模計算用以對干擾進行補償。然而鐵芯損耗與電機轉(zhuǎn)速和磁飽和程度有關(guān)，他們的關(guān)系具有高度非線性，引入鐵芯損耗電阻大大增加了電機模型的復(fù)雜性。同時因其高度非線性和電機模型的復(fù)雜性，使得對準(zhǔn)確估計鐵芯損耗電阻變得十分困難。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)的目的是提供一種考慮鐵損的無感控制方法及系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確對非線性鐵損畸變進行補償，保證了電機高速運行區(qū)域下電機模型的精度，提升了高速域電機控制性能。
[0005]本專利技術(shù)所采用的第一技術(shù)方案是：一種考慮鐵損的無感控制方法，包括以下步驟：
[0006]基于擴展電動勢方法，考慮鐵損、磁飽和和逆變器畸變構(gòu)建電機模型；
[0007]基于電機模型對永磁同步電機進行補償控制。
[0008]進一步，所述基于擴展電動勢方法，考慮鐵損、磁飽和和逆變器畸變構(gòu)建電機模型這一步驟，其具體包括：
[0009]考慮鐵損、磁飽和和逆變器畸變構(gòu)建初始電機模型；
[0010]對由鐵損引起的電壓畸變項進行建模，得到鐵損畸變項模型；
[0011]對由磁飽和引起的電感畸變項進行建模，得到電感畸變項模型；
[0012]對逆變器畸變項進行建模，得到逆變器畸變項模型；
[0013]整合電壓畸變項模型和電感畸變項模型，消除由鐵損和逆變器畸變項引起的偏移誤差，得到最終電機模型。
[0014]進一步，所述初始電機模型公式表示如下：
[0015][0016]上式中，C
d
和C
q
表示鐵損畸變項，D
d
和D
q
是逆變器畸變項系數(shù)，v
d
表示d軸電壓，v
q
表示q軸電壓，i
d
表示d軸電流，i
q
表示q軸電流，L
d
表示d軸電感，L
q
表示q軸電感，λ0是永磁磁鏈，R是繞組電阻，ω是電角速度。
[0017]進一步，所述電壓畸變項模型表示如下：
[0018][0019]上式中，M、N和K表示模型階次，c
mn
、d
mn
、e
mn,k
和f
mn,k
表示非線性模型中的系數(shù)。
[0020]進一步，所述電感畸變項的模型表示如下：
[0021][0022]上式中，a
mn
和b
mn
均表示模型參數(shù)。
[0023]進一步，所述逆變器畸變項表示如下：
[0024][0025]上式中，表示電流相位角θ表示轉(zhuǎn)子角度。
[0026]進一步，所述最終電機模型公式表示如下：
[0027][0028]上式中，上式中，L
qm
表示組合電感，R
m
表示組合電阻，e
γm
和e
δm
表示組合擴展反電動勢。
[0029]進一步，所述基于電機模型對永磁同步電機進行補償控制這一步驟，其具體包括：
[0030]基于電機模型計算各畸變補償項并輸入至擾動觀測器，得到擴展反電動勢估計值；
[0031]將擴展反電動勢估計值輸入至PPL觀測器；
[0032]基于PPL觀測器對估計誤差進行追蹤，對輸入信號進行補償，完成補償控制。
[0033]本專利技術(shù)所采用的第二技術(shù)方案是：一種考慮鐵損的無感控制系統(tǒng)，包括：
[0034]模型構(gòu)建模塊，基于擴展電動勢方法，考慮鐵損、磁飽和和逆變器畸變構(gòu)建電機模型；
[0035]控制模塊，基于電機模型對永磁同步電機進行補償控制。
[0036]本專利技術(shù)方法及系統(tǒng)有益效果是：本專利技術(shù)將擴展電動勢方法應(yīng)用于考慮鐵損、磁飽和和逆變器畸變的電機模型，建立得到精確的電機模型，并基于該模型提出了一種無傳感器控制方法。簡化的非線性鐵損模型參數(shù)能被提前有效地估計，非線性鐵損畸變能被準(zhǔn)確補償，保證了電機高速運行區(qū)域下電機模型的精度，提升了高速域電機控制性能。
附圖說明
[0037]圖1是本專利技術(shù)一種考慮鐵損的無感控制方法的步驟流程圖；
[0038]圖2是本專利技術(shù)具體實施例模型參數(shù)辨識的步驟示意圖；
[0039]圖3是本專利技術(shù)具體實施例γ軸擴展反電動勢最小階擾動觀測器的實現(xiàn)框圖；
[0040]圖4是本專利技術(shù)具體實施例獲取PLL的估計誤差的實現(xiàn)框圖；
[0041]圖5是本專利技術(shù)具體實施例控制整體框圖。
具體實施方式
[0042]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本專利技術(shù)做進一步的詳細(xì)說明。對于以下實施例中的步驟編號，其僅為了便于闡述說明而設(shè)置，對步驟之間的順序不做任何限定，實施例中的各步驟的執(zhí)行順序均可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解來進行適應(yīng)性調(diào)整。
[0043]如圖1所示，本專利技術(shù)提供了一種考慮鐵損的無感控制方法，該方法包括以下步驟：
[0044]S1、基于擴展電動勢方法，考慮鐵損、磁飽和和逆變器畸變構(gòu)建電機模型；
[0045]S1.1、考慮鐵損、磁飽和和逆變器畸變構(gòu)建初始電機模型；
[0046][0047]上式中，L
d
(i
d
,i
q
)和L
q
(i
d
,i
q
)是d
?
q軸電流的非線性函數(shù)，D
d
V
dt
和D本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種考慮鐵損的無感控制方法，其特征在于，包括以下步驟：基于擴展電動勢方法，考慮鐵損、磁飽和和逆變器畸變構(gòu)建電機模型；基于電機模型對永磁同步電機進行補償控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種考慮鐵損的無感控制方法，其特征在于，所述基于擴展電動勢方法，考慮鐵損、磁飽和和逆變器畸變構(gòu)建電機模型這一步驟，其具體包括：考慮鐵損、磁飽和和逆變器畸變構(gòu)建初始電機模型；對由鐵損引起的電壓畸變項進行建模，得到鐵損畸變項模型；對由磁飽和引起的電感畸變項進行建模，得到電感畸變項模型；對逆變器畸變項進行建模，得到逆變器畸變項模型；整合鐵損畸變項模型、電感畸變項模型和逆變器畸變模型，消除由鐵損、電感和逆變器畸變項引起的偏移誤差，得到最終電機模型。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種考慮鐵損的無感控制方法，其特征在于，所述初始電機模型公式表示如下：上式中，C
d
和C
q
表示鐵損畸變項，D
d
和D
q
是逆變器畸變項系數(shù)，v
d
表示d軸電壓，v
q
表示q軸電壓，i
d
表示d軸電流，i
q
表示q軸電流，L
d
表示d軸電感，L
q
表示q軸電感，λ0是永磁磁鏈，R是繞組電阻，ω是電角速度。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種考慮鐵損的無感控制方法，其特征在于，所述鐵損畸變項模型表示如下：上式中，M、...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馮國棟，姚培煜，
申請(專利權(quán))人：中山大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：