【摘要】：在基于脈振高頻電流注入的表貼式永磁同步電機(jī)無位置傳感器控制中,常采用高階濾波器來調(diào)制信號(hào)以抑制階躍信號(hào)帶來的誤差。該文提出一種基于廣義二階積分器的新型轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)器,由兩個(gè)廣義二階積分器串聯(lián)構(gòu)成。前級(jí)實(shí)現(xiàn)高頻信號(hào)提取功能,后級(jí)用于誤差幅值獲取。該結(jié)構(gòu)有效減小了信號(hào)處理產(chǎn)生的延時(shí),減輕了運(yùn)算負(fù)擔(dān);同時(shí)在位置觀測(cè)器中引入微分前饋控制,明顯降低了動(dòng)態(tài)過程中階躍信號(hào)對(duì)位置觀測(cè)器的影響;最后基于RT-LAB控制器對(duì)上述方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明所提觀測(cè)器改善了系統(tǒng)的控制性能。
【圖文】：

電機(jī)高頻電壓方程為dhrqdhshdqhrdshqqhrfj0juRLLiuLRLiωωωωωψ+=++（1）式中，udh和uqh分別為實(shí)際d、q軸高頻電壓；idh和iqh分別為實(shí)際d、q軸高頻電流；Ld和Lq分別為d、q軸電感，在表貼式永磁同步電機(jī)中一般有Ld=Lq；Rs為定子電阻；ωr為轉(zhuǎn)子的電角速度；ωh為所注入高頻信號(hào)的頻率；ψf為轉(zhuǎn)子磁鏈。1.2高頻電壓響應(yīng)定義靜止參考坐標(biāo)系為α-β坐標(biāo)系；實(shí)際的旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)系為d-q坐標(biāo)系；估計(jì)的旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)系為d-q坐標(biāo)系，如圖1所示。圖1三個(gè)坐標(biāo)系之間的關(guān)系圖Fig.1Therelationshipamongthreereferenceframes采用id=0的矢量控制，在估計(jì)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d-q上注入高頻電流信號(hào)，形式為

ΔΔ（3）式中，ΔL為d、q軸差模電感，dqΔL=(LL)/2，該項(xiàng)由飽和凸極性產(chǎn)生；L為d、q軸共模電感，()dqL=L+L/2；Δθ為位置估計(jì)誤差。1.3位置誤差信息提取傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)器結(jié)構(gòu)如圖2所示。為了抑制反饋q軸電壓中的直流量和低次諧波對(duì)位置估計(jì)的干擾，通常采用帶通濾波器BPF先提取q軸電壓響應(yīng)中的高頻分量，然后將高頻分量與同相位的hcos(ωt)信號(hào)相乘進(jìn)行調(diào)制，輸出經(jīng)低通濾波器LPF即可得到轉(zhuǎn)子位置誤差信息f(Δθ)，將f(Δθ)調(diào)節(jié)到0，即可得到估計(jì)的轉(zhuǎn)子位置信息。脈振高頻電流注入法控制框圖如圖3所示。(())()qhhhmf(Δθ)=LPFucosωt=ωΔLIsin2Δθ2（4）圖2傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)器結(jié)構(gòu)Fig.2Schematicoftraditionalpositionobserver圖3脈振高頻電流注入法控制框圖Fig.3Controlblockdiagramofpulsatinghigh-frequencycurrentinjectionmethod1.4濾波器對(duì)系統(tǒng)帶寬的限制高頻信號(hào)處理過程中用于消除基波及特定次諧波的BPF會(huì)限制位置觀測(cè)器的帶寬[19]，低階BPF會(huì)降低高頻信號(hào)的信噪比，使轉(zhuǎn)子位置估計(jì)出現(xiàn)較大波動(dòng)；而高階BPF所導(dǎo)致的系統(tǒng)延時(shí)問題又影響動(dòng)態(tài)性能。觀測(cè)器中的LPF用于消除高次諧波，它會(huì)影響速度環(huán)的帶寬。低階LPF會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速估計(jì)中噪聲變大，影響電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行；高階LPF會(huì)引入較大的延時(shí)，限制電機(jī)轉(zhuǎn)速環(huán)快速性的提升。因此，若能消除數(shù)字濾波器所帶來的弊端，系統(tǒng)運(yùn)行性能將得到改善。2新型轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)器在實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行過程中，逆變器非線性、數(shù)字化控制[16]等引入的諧波含量非常豐富，低階的數(shù)字濾波器濾波效果很差，往往需要高階的濾波器才能達(dá)到較好的位置信息提取效果，但隨著階數(shù)的提升，所提取信號(hào)的相角偏移也會(huì)變大。同時(shí)，，數(shù)字濾波器的使用會(huì)增加控制系統(tǒng)的?


本文編號(hào)：2557261