CN102570960A - 一种基于正交反馈双补偿方法的转子磁链的观测方法 - Google Patents

一种基于正交反馈双补偿方法的转子磁链的观测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102570960A
CN102570960A CN2012100153811A CN201210015381A CN102570960A CN 102570960 A CN102570960 A CN 102570960A CN 2012100153811 A CN2012100153811 A CN 2012100153811A CN 201210015381 A CN201210015381 A CN 201210015381A CN 102570960 A CN102570960 A CN 102570960A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
compensation
magnetic chain
magnetic linkage
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012100153811A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102570960B (zh
Inventor
范波
李兴
王新勇
史光辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan University of Science and Technology
Original Assignee
Henan University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan University of Science and Technology filed Critical Henan University of Science and Technology
Priority to CN201210015381.1A priority Critical patent/CN102570960B/zh
Publication of CN102570960A publication Critical patent/CN102570960A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102570960B publication Critical patent/CN102570960B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

一种基于正交反馈双补偿方法的转子磁链的观测方法，其结构是测量得到的电机三相电压、电流经过3s/2s变换，得到在二相静止坐标系上上的电压、电流分量。电压分量各自经过补偿后，进入一个低通滤波环节。电流分量各自乘以其运算系数，然后与电压低通滤波输出值相减，乘以转子磁链观测电压模型中的运算系数，得出轴基本磁链分量。这个磁链分量分别与轴的电压分量进行点乘计算，得出二者的正交系数，作为磁链补偿计算时的系数。在计算磁链补偿时进行幅值与相位的分离，只对幅值进行补偿，避免对磁链方向角引入误差。磁链补偿与基本磁链分量相加得到最终输出磁链。本发明减少了转子磁链观测电压模型在低速时的误差，提高了对电压、电流频率变化时的响应速度，并对积分饱和有较好抑制作用。

Description

一种基于正交反馈双补偿方法的转子磁链的观测方法
技术领域
本发明属于属于异步电机领域，，涉及一种用于三相异步电机矢量控制用的磁链观测方法。
背景技术
在传统磁链观测电压模型中，由于在电压、电流信号采样及A/D转换等环节中的误差带来直流的偏置在积分运算后会引起饱和，造成观测结果漂移实际值。通常的在积分环节后对磁链引入高通滤波环节解决方法，在实现了对积分饱和抑制的同时，也带来了幅值和相位的误差，需要对结果进行补偿。常规补偿方法由于系数固定，只适用于在某一速度范围，且这个系数难以确定。采用本方法，根据磁链与反电动势矢量的正交程度，用非线性正交法动态进行误差补偿，解决了补偿量难以确定和过补偿或欠补偿的问题。交换了补偿与滤波顺序后的磁链观测器，即先对反电动势进行补偿，然后进行低通滤波的方法，在输入信号的频率突变时，磁链观测值能准确地跟踪其变化，在磁链跟踪的响应速度上获得了更好的效果。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提出了一种基于正交反馈双补偿的转子磁链观测方法，以实现存在外部扰动误差带来的直流偏置时，以及由于负载需要电机电压、电流频率跳变时，磁链补偿量的准确确定和在宽速度范围内对观测值的快速跟踪。
本发明为解决上述技术问题的不足而采用的技术方案是：一种基于正交反馈双补偿方法的转子磁链的观测方法，
步骤一、信号的调理：从传感器采集来的三相电压、电流分量，经过检测电路，进行滤波处理，去除干扰的毛刺信号；
步骤二、从检电路出来的信号，进入DSP进行A/D转换，数字量化之后进行3s/2s变换，从三相静止体系转换到二相静止坐标系上；
步骤三、电压分量的补偿：对电压分量进行补偿，两相的电压需要经过补偿环节Ⅰ，对这个损失进行补偿，低通滤波的截止频率设为                                                ，定子电角频率设为
Figure 858123DEST_PATH_IMAGE002
，其补偿系数的计算公式为：
Figure 783354DEST_PATH_IMAGE003
，进行加幅值限制，即设定
Figure 945345DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤四、低通滤波：将步骤三中进行过补偿的电压通入低通滤波，反电动势
Figure 6842DEST_PATH_IMAGE005
进入积分环节后再经过高通滤波环节，满足即
Figure 228876DEST_PATH_IMAGE006
，对磁链补偿系数的进行计算，由反电动势和未补偿的磁链输入来计算磁链补偿系数，
Figure 641403DEST_PATH_IMAGE007
；
步骤五、补偿量的计算：将步骤四得到的低通滤波后的信号通过K/P变换，将幅值与相位分离，对幅值进行补偿的同时，保持相位不变，之后再进行K/P逆变换；
步骤六、磁链补偿的输出：将步骤四中计算得到的补偿矢量和步骤五中计算得到的磁链矢量进行合成，并作为磁链反馈输入到控制器的磁链调节器中。
本发明有益效果为：在传统磁链观测电压模型中，由于在电压、电流信号采样及A/D转换等环节中的误差带来直流的偏置在积分运算后会引起饱和，造成观测结果漂移实际值。通常的在积分环节后对磁链引入高通滤波环节解决方法，在实现了对积分饱和抑制的同时，也带来了幅值和相位的误差，需要对结果进行补偿。常规补偿方法由于系数固定，只适用于在某一速度范围，且这个系数难以确定。采用本方法，根据磁链与反电动势矢量的正交程度，用非线性正交法动态进行误差补偿，解决了补偿量难以确定和过补偿或欠补偿的问题。交换了补偿与滤波顺序后的磁链观测器，即先对反电动势进行补偿，然后进行低通滤波的方法，在输入信号的频率突变时，磁链观测值能准确地跟踪其变化，在磁链跟踪的响应速度上获得了更好的效果。
附图说明
附图1为基于正交反馈双补偿方法的转子磁链观测器的***框图。
附图 2 为本转子磁链观测器所应用到的电机矢量控制示意图。
图中，1、电压分量的补偿，2、低通滤波，3、磁链补偿系数计算，4、补偿量的计算，5、磁链补偿的输出。
具体实施方式
如图所示，一种基于正交反馈双补偿方法的转子磁链的观测方法，
步骤一、信号的调理：从传感器采集来的三相电压、电流分量，经过检测电路，进行滤波处理，去除干扰的毛刺信号；
步骤二、从检电路出来的信号，进入DSP进行A/D转换，数字量化之后进行3s/2s变换，从三相静止体系转换到二相静止坐标系上；
步骤三、电压分量的补偿：对电压分量进行补偿，两相的电压需要经过补偿环节Ⅰ，对这个损失进行补偿，低通滤波的截止频率设为
Figure DEST_PATH_IMAGE008A
，定子电角频率设为
Figure 541838DEST_PATH_IMAGE002
，其补偿系数的计算公式为：
Figure 723421DEST_PATH_IMAGE003
，进行加幅值限制，即设定；
步骤四、低通滤波：将步骤三中进行过补偿的电压通入低通滤波，反电动势
Figure 750599DEST_PATH_IMAGE005
进入积分环节后再经过高通滤波环节，满足即
Figure 316710DEST_PATH_IMAGE006
，对磁链补偿系数的进行计算，由反电动势和未补偿的磁链输入来计算磁链补偿系数，
Figure 556061DEST_PATH_IMAGE007
；
步骤五、补偿量的计算：将步骤四得到的低通滤波后的信号通过K/P变换，将幅值与相位分离，对幅值进行补偿的同时，保持相位不变，之后再进行K/P逆变换；
步骤六、磁链补偿的输出：将步骤四中计算得到的补偿矢量和步骤五中计算得到的磁链矢量进行合成，并作为磁链反馈输入到控制器的磁链调节器中。
首先对轴上的电压分量进行补偿。补偿主要在电机低速阶段起作用。由于在电机低速运行时，在电机高速运行阶段可以忽略定子电阻压降，在反电动势中所占的比例增大。而电动机在运行过程中定子电阻并不是一个固定值，它会随着电机温升而变化，因此定子电阻误差引起的观测精度下降不可避免。这里设定一个电压补偿环节对这个损失进行补偿，补偿系数由
Figure 241438DEST_PATH_IMAGE010
确定。低通滤波的截止频率设为
Figure 611239DEST_PATH_IMAGE001
为定子电角频率为
Figure 439518DEST_PATH_IMAGE002
。在较低速时，
Figure 236573DEST_PATH_IMAGE002
较小，甚至接近于0，计算出来的补偿系数可能会出现极大的瞬时值，通过设定阈值进行限定。在高速度时这一系数就变得很小，对电压分量的影响变得较小，与实际物理情况一致。
其次，针对传统磁链补偿方法上，不同速度范围补偿系数设定上的困难和不直观、不能反映物理量之间关系的特点，本发明提出的一种新的补偿方法。由于磁链与反电动势呈积分关系，如果观测准确，那么磁链矢量与反电动势矢量必然正交，补偿系数
Figure 2012100153811100002DEST_PATH_IMAGE011
就应该为0，即无需补偿。如果二者不正交，则恰好反映了误差的大小，因此可以来确定补偿量的大小。将低通滤波环节前的电压分量，和输出的未补偿的磁链分量，进行矩阵的叉乘运算，其值反映了两个矢量之间的正交程度，作为补偿系数，可在全速度范围内根据误差大小动态地进行补偿量计算，无需额外的工作来确定补偿系数。
对低通滤波后的计算值时行补偿时，进行K/P变换，对其相位与幅值进行分离。将无补偿的磁链反馈乘以补偿系数，作为补偿量加到幅值上，然后与相位角进入K/P逆变换合成补偿磁链矢量。这样可避免对磁链方向角引入误差。最后将此补偿矢量加在无补偿输出上，作为最终的磁链输出。
前后共进行了两次补偿。首次是在3s/2s变换之后，主要是对低速度时电压分量进行补偿，以减小因其它电阻带来的不可忽视的误差。第二次补偿是在输出时对磁链进行补偿，以减小低通滤波环节的带来的误差。交换了电压补偿与滤波顺序后的磁链观测器，即先对反电动势进行补偿，然后进行低通滤波的方法，在输入信号的频率突变时，磁链观测值能准确地跟踪其变化，在磁链跟踪的响应速度上获得了更好的效果。

Claims (1)

1.一种基于正交反馈双补偿方法的转子磁链的观测方法，其特征在于：
步骤一、信号的调理：从传感器采集来的三相电压、电流分量，经过检测电路，进行滤波处理，去除干扰的毛刺信号；
步骤二、从检电路出来的信号，进入DSP进行A/D转换，数字量化之后进行3s/2s变换，从三相静止体系转换到二相静止坐标系上；
步骤三、电压分量的补偿：对电压分量进行补偿，两相的电压需要经过补偿环节Ⅰ，对这个损失进行补偿，低通滤波的截止频率设为                                                ，定子电角频率设为
Figure 115031DEST_PATH_IMAGE002
，其补偿系数的计算公式为：
Figure 2012100153811100001DEST_PATH_IMAGE003
，进行加幅值限制，即设定
Figure 63396DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤四、低通滤波：将步骤三中进行过补偿的电压通入低通滤波，反电动势
Figure 2012100153811100001DEST_PATH_IMAGE005
进入积分环节后再经过高通滤波环节，满足即，对磁链补偿系数的进行计算，由反电动势和未补偿的磁链输入来计算磁链补偿系数，
Figure 2012100153811100001DEST_PATH_IMAGE007
；
步骤五、补偿量的计算：将步骤四得到的低通滤波后的信号通过K/P变换，将幅值与相位分离，对幅值进行补偿的同时，保持相位不变，之后再进行K/P逆变换；
步骤六、磁链补偿的输出：将步骤四中计算得到的补偿矢量和步骤五中计算得到的磁链矢量进行合成，并作为磁链反馈输入到控制器的磁链调节器中。
CN201210015381.1A 2012-01-18 2012-01-18 一种基于正交反馈双补偿方法的转子磁链的观测方法 Expired - Fee Related CN102570960B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210015381.1A CN102570960B (zh) 2012-01-18 2012-01-18 一种基于正交反馈双补偿方法的转子磁链的观测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210015381.1A CN102570960B (zh) 2012-01-18 2012-01-18 一种基于正交反馈双补偿方法的转子磁链的观测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102570960A true CN102570960A (zh) 2012-07-11
CN102570960B CN102570960B (zh) 2014-07-02

Family

ID=46415564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210015381.1A Expired - Fee Related CN102570960B (zh) 2012-01-18 2012-01-18 一种基于正交反馈双补偿方法的转子磁链的观测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102570960B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103023415A (zh) * 2012-12-27 2013-04-03 黑龙江大学 克服转矩不稳的自动补偿调幅式空间矢量方法
CN107154764A (zh) * 2017-04-11 2017-09-12 卧龙电气集团股份有限公司 一种基于积分降幅和正交误差补偿模块的电机磁链观测器
CN113036814A (zh) * 2021-05-08 2021-06-25 山东大学 一种考虑瞬时磁链补偿系数的高电压穿越控制方法及***
CN113866480A (zh) * 2016-02-16 2021-12-31 操纵技术Ip控股公司 用于马达控制***的相电流测量中的偏移误差的检测

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2677494B2 (ja) * 1991-09-18 1997-11-17 三星電子株式会社 誘導電動機の制御装置
US6037742A (en) * 1995-12-07 2000-03-14 Danfoss A/S Method for the field-oriented control of an induction motor
CN101132163A (zh) * 2007-08-21 2008-02-27 国电南京自动化股份有限公司 具有补偿能力的dtc磁链观测滤波方法
EP2026461A2 (de) * 2007-08-13 2009-02-18 Manfred Schrödl Verfahren zur sensorlosen Regelung einer Drehstrommaschine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2677494B2 (ja) * 1991-09-18 1997-11-17 三星電子株式会社 誘導電動機の制御装置
US6037742A (en) * 1995-12-07 2000-03-14 Danfoss A/S Method for the field-oriented control of an induction motor
EP2026461A2 (de) * 2007-08-13 2009-02-18 Manfred Schrödl Verfahren zur sensorlosen Regelung einer Drehstrommaschine
CN101132163A (zh) * 2007-08-21 2008-02-27 国电南京自动化股份有限公司 具有补偿能力的dtc磁链观测滤波方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103023415A (zh) * 2012-12-27 2013-04-03 黑龙江大学 克服转矩不稳的自动补偿调幅式空间矢量方法
CN103023415B (zh) * 2012-12-27 2015-02-18 黑龙江大学 克服转矩不稳的自动补偿调幅式空间矢量方法
CN113866480A (zh) * 2016-02-16 2021-12-31 操纵技术Ip控股公司 用于马达控制***的相电流测量中的偏移误差的检测
CN107154764A (zh) * 2017-04-11 2017-09-12 卧龙电气集团股份有限公司 一种基于积分降幅和正交误差补偿模块的电机磁链观测器
CN107154764B (zh) * 2017-04-11 2019-07-30 卧龙电气集团股份有限公司 一种基于积分降幅和正交误差补偿模块的电机磁链观测器
CN113036814A (zh) * 2021-05-08 2021-06-25 山东大学 一种考虑瞬时磁链补偿系数的高电压穿越控制方法及***
CN113036814B (zh) * 2021-05-08 2022-09-13 山东大学 一种考虑瞬时磁链补偿系数的高电压穿越控制方法及***

Also Published As

Publication number Publication date
CN102570960B (zh) 2014-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101399514B (zh) 用于检测电机永磁转子的位置和速度的***
Hwang et al. Compensation of amplitude imbalance and imperfect quadrature in resolver signals for PMSM drives
CN102751936B (zh) 电力变换装置、电动机驱动***
EP2894784B1 (en) Magnet temperature estimating system for synchronous electric motor
US10543868B2 (en) Device for controlling AC rotary machine and device for controlling electric power steering
US10439535B2 (en) Control device of AC rotating machine and electric power steering device
US10072993B2 (en) Torque estimating system for synchronous electric motor
CN102751931A (zh) 交流电动机的控制装置
CN101741309B (zh) 一种永磁同步电机磁场定向控制装置及控制方法
KR101965499B1 (ko) 전류 센서의 스케일 및 옵셋 오차 보상 방법 및 장치
CN102570960B (zh) 一种基于正交反馈双补偿方法的转子磁链的观测方法
JP2018074891A (ja) 永久磁石同期電動機のセンサレス制御システム
CN103346726A (zh) 基于扩展磁链观测器的永磁同步电机定子磁链观测方法
CN105048919A (zh) 用于pmsm的无传感器矢量控制的旋转角度估计组件
CN113646204B (zh) 永磁体同步电机的驱动装置、永磁体同步电机的转矩补偿方法和电动车
CN104143946B (zh) 电动机控制装置
CN103633915A (zh) 永磁同步发电机转子角频率和转子位置角估算方法
RU2576246C1 (ru) Устройство управления вращающейся машины переменного тока
JP6261396B2 (ja) 永久磁石式同期モータのベクトル制御装置及び磁石磁束推定装置
CN202503471U (zh) 一种基于正交反馈双补偿方法的转子磁链的观测器
Kandoussi et al. Luenberger observer based sensorless Indirect FOC with stator resistance adaptation
Hao et al. Impact of position sensor accuracy on the performance of IPM drives
CN116266744A (zh) 旋转机控制装置
CN111049457B (zh) 电动助力转向***中利用电机逆解耦的电流模式控制
KR101426485B1 (ko) 교류 전동기의 제어장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140702

Termination date: 20160118

EXPY Termination of patent right or utility model