一種獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置、速度的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及永磁同步電機(jī)的控制技術(shù)領(lǐng)域。具體地說(shuō)，涉及一種獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位 置、速度的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、電機(jī)加工技術(shù)的提高以及現(xiàn)代控制理論的 飛速發(fā)展，高功率密度、高可靠性的永磁同步電機(jī)（PMSM，PermanentMagnetSynchronous Motor)被越來(lái)越多地應(yīng)用于軍事、工業(yè)及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。在永磁同步電機(jī)的控制系 統(tǒng)中，需要實(shí)時(shí)獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置及轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)的定向控制。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，通常是利用霍爾傳感器或旋轉(zhuǎn)變壓器來(lái)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行實(shí)時(shí)檢 測(cè)，如圖1所示，但是因?yàn)榛魻杺鞲衅骰蛐D(zhuǎn)變壓器輸出的信號(hào)都是與轉(zhuǎn)子位置0相關(guān) 的正弦sin0和余弦con9，在進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置0計(jì)算時(shí)，需要根據(jù)上述正弦sin0和余弦 con0通過(guò)反正切計(jì)算獲得轉(zhuǎn)子位置0;然后，再對(duì)計(jì)算出的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置0進(jìn)行微分計(jì) 算才能得到電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速但是，由于反正切和微分計(jì)算具有速度慢、精度差的缺陷，導(dǎo) 致目前永磁同步電機(jī)的控制性能和工作穩(wěn)定性都比較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于現(xiàn)有技術(shù)中需要通過(guò)反正切和微分計(jì)算才 能獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，計(jì)算速度慢、精度差，導(dǎo)致電機(jī)的控制性能和工作穩(wěn)定性都比較差， 從而提供一種速度快、精度尚，而且能夠提尚電機(jī)控制性能和工作穩(wěn)定性的獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子 位置及速度的方法。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] -種獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的方法，包括：
[0007]獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度aeal。；
[0008] 獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度偏差ae";
[0009] 根據(jù)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度a。和所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度偏差a，得到電機(jī) 轉(zhuǎn)子角加速度修正值apll;
[0010] 根據(jù)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度修正值apll得到電機(jī)轉(zhuǎn)子速度《pljP電機(jī)轉(zhuǎn)子位置 ?pii°
[0011] 上述方法中，所述獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度a。包括：
[0012] 獲取電機(jī)扭矩Tqcalc;
[0013] 獲取電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J;
[0014] 將所述電機(jī)扭矩Tqc;al。與所述電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J相除，得到電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度 Q calc °
[0015] 上述方法中，所述獲取電機(jī)扭矩TqMl。，包括，
[0016]采用如下公式計(jì)算得到電機(jī)扭矩：
[0017]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的方法，其特征在于，包括： 獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度αΜ?。； 獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度偏差aOT; 根據(jù)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度a 。和所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度偏差a ，得到電機(jī)轉(zhuǎn)子 角加速度修正值apll; 根據(jù)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度修正值apll得到電機(jī)轉(zhuǎn)子速度ω pn和電機(jī)轉(zhuǎn)子位置 ? pll°
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的方法，其特征在于，所述獲取電 機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度a 。包括： 獲取電機(jī)扭矩Tqral。； 獲取電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J ; 將所述電機(jī)扭矩TqMl。與所述電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J相除，得到電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度a Ml。。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的方法，其特征在于，所述獲取電 機(jī)扭矩TqMl。，包括， 采用如下公式計(jì)算得到電機(jī)扭矩：
其中，id和i q分別為直軸實(shí)際電流和交軸實(shí)際電流，Tq 。為電機(jī)的實(shí)際扭矩，L d和L q 分別為直軸電感和交軸電感，P為電機(jī)的極對(duì)數(shù)，！^為電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁磁鏈。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的方法，其特征在于，所述 獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度偏差a m包括： 獲取上一周期的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置θ pn，并計(jì)算出cos( Θ 和sin( Θ 的值； 獲取傳感器測(cè)量的sin ( θ _n)和cos ( θ _n)的值； 根據(jù) COS ( Θ PLL)、sin ( Θ PLL)、sin ( Θ mean)、cos ( Θ megn)獲取第一偏差 Θ err; 對(duì)所述第一偏差進(jìn)行PID控制，得到電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度偏差a
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的方法，其特征在于，所述根據(jù) cos ( Θ PLL)、sin ( Θ PLL)、sin ( Θ mean)、cos ( Θ me J 獲取第一偏差 Θ err包括： 采用如下公式計(jì)算得到第一偏差θ Θ err= sin ( Θ 隱n) *cos ( Θ PLL) -cos ( Θ 隱n) *sin ( Θ PLL)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的方法，其特征在于，所述獲取上 一周期的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置θ pll，并計(jì)算出cos( Θ 和sin( Θ 的值，包括通過(guò)鎖相環(huán)計(jì)算 出 cos ( θ pii)和 sin ( θ pii)的值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的方法，其特征在于，所述 根據(jù)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度αΜ?。和所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度偏差a ，得到電機(jī)轉(zhuǎn)子角加 速度修正值α pll包括： 將所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度αΜ?。和所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度偏差α ατ相加； 對(duì)進(jìn)行低通濾波處理，得到電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度修正值α ρ11。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的方法，其特征在于，所述 根據(jù)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度修正值αρ11得到電機(jī)轉(zhuǎn)子速度ω ρ11和電機(jī)轉(zhuǎn)子位置θ ρ11包 括： 對(duì)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度修正值αρ11進(jìn)行積分，得到電機(jī)轉(zhuǎn)子速度ω pll; 對(duì)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子速度ωρ11進(jìn)行積分，得到電機(jī)轉(zhuǎn)子位置θ pn。
9. 一種獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的裝置，其特征在于，包括： 角加速度獲取單元（1)，用于獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度αΜ?。； 偏差獲取單元（2)，用于獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度偏差am; 修正值獲取單元（3)，用于根據(jù)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度a 。和所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度 偏差a m，得到電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度修正值a pn; 速度位置獲取單元（4)，用于根據(jù)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度修正值a pll得到電機(jī)轉(zhuǎn)子速 度ωρ1#Ρ電機(jī)轉(zhuǎn)子位置θ pll。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的裝置，其特征在于，所述角加速 度獲取單元（1)包括： 扭矩獲取子單元（11)，用于獲取電機(jī)扭矩TqMl。； 慣量獲取子單元（12)，用于獲取電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J ; 角加速度計(jì)算子單元（13)，用于將所述電機(jī)扭矩TqMl。與所述電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J相 除，得到電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度a Ml。。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的裝置，其特征在于，所述扭矩 獲取子單元（11)，采用如下公式計(jì)算得到電機(jī)扭矩Tq Ml。：
其中，id和i q分別為直軸實(shí)際電流和交軸實(shí)際電流，Tq 。為電機(jī)的實(shí)際扭矩，L d和L q 分別為直軸電感和交軸電感，P為電機(jī)的極對(duì)數(shù)，！^為電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁磁鏈。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的的裝置，其特征在于，所述偏差 獲取單元（2)包括： 轉(zhuǎn)子位置引入子單元（21)，用于獲取上一周期的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置θρ11，并計(jì)算出 cos ( θ ριχ)和 sin ( θ ριχ)的值； 傳感器數(shù)值引入子單元（22)，用于獲取傳感器測(cè)量的sin( Θ m_)和cos( θ _η)的值； 第一偏差獲取子單元（23)，用于根據(jù) cos( Θ pii)、sin( θ PIX)、sin( Θ m_)、cos( θ _η)獲 取第一偏差θ 偏差計(jì)算子單元（24)，用于對(duì)所述第一偏差進(jìn)行PID控制，得到電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速 度偏差a elT。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的裝置，其特征在于，所述第一 偏差獲取子單元（23)，采用如下公式計(jì)算得到第一偏差θ_: Θ err= sin ( Θ 隱n) *cos ( Θ PLL) -cos ( Θ 隱n) *sin ( Θ PLL)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的裝置，其特征在于，所述修正值 獲取單元（3)包括： 疊加子單元（31)，用于將所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度a。31。和所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度偏差 a 相加； 濾波子單元（32)，用于對(duì)a Ml。+a 進(jìn)行低通濾波處理，得到電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度修正 值 aPll。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的裝置，其特征在于，所述速度位 置獲取單元（4)包括： 第一積分子單元（41)，用于對(duì)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度修正值a pll進(jìn)行積分，得到電機(jī) 轉(zhuǎn)子速度ωρ11; 第二積分子單元（42)，用于對(duì)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子速度ωρ11進(jìn)行積分，得到電機(jī)轉(zhuǎn)子位置 ? pll°
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置、速度的方法及裝置，通過(guò)獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度、獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度偏差，之后根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度和電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度偏差，就可以得到電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度修正值，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子角加速度修正值就可以得到電機(jī)轉(zhuǎn)子速度和電機(jī)轉(zhuǎn)子位置。無(wú)需通過(guò)反正切和微分計(jì)算來(lái)獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，計(jì)算速度快，精度高，使電機(jī)的控制性能更加穩(wěn)定。
【IPC分類】H02P6-00, H02P6-16
【公開(kāi)號(hào)】CN104868799
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410743461
【發(fā)明人】孫四軍
【申請(qǐng)人】北汽福田汽車股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2014年12月8日