【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電機控制領域，尤其涉及一種基于cic濾波器的永磁同步電機位置參數估算方法及系統。
技術介紹
1、永磁同步電機以其高效率、高功率密度、高控制精度和高可靠性等優點被廣泛應用于工業自動化、交通運輸化等領域。目前，磁場定向控制被認為是pmsm驅動領域的典型控制技術，而精確的轉子位置和速度信息對于實現高性能的foc是必不可少的。為了降低成本并提高系統可靠性，無傳感器控制已逐漸取代傳統的機械位置傳感器來觀測所需的轉子位置和速度信息。基于此，許多學者對無位置傳感器估計策略進行了大量的研究，以進一步提高pmsm驅動性能。
2、目前，無位置估計策略主要分為兩類：一類是適用于零低速運行區域的高頻信號注入策略，該策略是對pmsm進行瞬時激勵，通過注入高頻信號來檢測電機各向異性的空間方向，從而估計轉子位置，但這不可避免地會導致功率損失和聲學噪聲。另一類是基于模型法的策略，適用于中高速運行區域，涉及擾動觀測器方法、模型參考自適應系統、和滑模觀測器方法等。其中，基于滑模觀測器的估計策略以具有魯棒性高、易于實現數字控制、動態性能好等優點，在無位置傳感器控制中得到了廣泛的應用。然而，由于逆變器非線性和轉子磁通空間諧波的影響，由滑模觀測器獲得的反電動勢中會出現諧波抖振，從而導致位置估計不準確，甚至導致ipmsm驅動故障，這將降低無位置傳感器控制性能。因此，提出一種基于cic濾波器的永磁同步電機位置參數估算方法及系統，能夠抑制反電動勢中的諧波抖振。
技術實現思路
1、鑒于此，本專利技術的目的
2、為了達到上述專利技術目的，進而采取的技術方案如下：
3、一種基于cic濾波器的永磁同步電機位置參數估算方法，包括以下步驟：
4、s1、利用傳感器對永磁同步電機驅動系統的定子電壓和電流分量進行采樣，對其進行坐標變換得到γδ軸下的電壓和電流；
5、s2、將γδ軸下的電壓和電流以及從同步鎖相環反饋的轉子估計速度作為滑模觀測器的輸入，得到含有諧波分量的反電動勢觀測值；
6、s3、將所得反電動勢在γ軸下的分量輸入到高平坦度cic濾波器，諧波信號得到濾除，得到僅含直流分量的γ軸反電動勢；
7、s4、將γ軸下的反電動勢輸入到同步鎖相環得到轉子估算位置和速度，用于永磁同步電機驅動系統的控制。
8、作為本專利技術的進一步改進，在驟s2中，滑模觀測器是基于開關函數，其觀測公式如下：
9、
10、其中，uy、uδ分別是γ軸和δ軸下的電壓，iy、iδ分別是γ軸和δ軸下的電流，分別是γ軸和δ軸下的估計電流，是轉子估計角速度，ld，lq是d軸和q軸下的電感，r是定子電阻，zγ、zδ是經滑模觀測器中開關函數得到的反電動勢估測值，ksmo是滑模增益，為大于0的常數；
11、永磁同步電機在γ軸和δ軸下的電壓方程為：
12、
13、其中，s為微分算子，ωe是轉子實際角速度，eγ,eδ是γ軸和δ軸下的等效反電動勢，其表達式為：
14、
15、其中，id,iq是d軸和q軸下的電流，ψf是永磁體磁鏈，θe是轉子實際位置，是轉子估計位置。
16、作為本專利技術的進一步改進，在步驟s3中，高平坦度cic濾波器歸一化函數為：
17、
18、其中，mi(i＝1，2，…n)表示抽取因子，li(i＝1，2，…n)表示每階的重復系數，k是高平坦cic濾波器的總階數，
19、令z＝ejω，則高平坦度cic濾波器的頻率響應特性為：
20、
21、其中，ω＝2πf表示角頻率；
22、由此可知，高平坦度cic濾波器的幅頻響應特性和相頻響應特性分別為：
23、
24、
25、作為本專利技術的進一步改進，為簡易化濾波器結構，令li＝1(i＝1,2,…k)，即不同階下的mi(i＝1,2,…k)各不相同，通過選擇一組合適的mi(i＝1,2,…k)，高平坦度cic濾波器可以完全保留直流分量，且消除(±6k)次諧波。
26、作為本專利技術的進一步改進，高平坦度cic濾波器的抑制諧波能力取決于參數的選擇，包括總階數k和抽取因子mi，參數選擇需要考慮以下因素：
27、k越大，高平坦度cic濾波器的級聯部分越多，對(±6k)次諧波的抑制能力越大，同時，群延遲更大，控制系統的動態性能會越差；
28、k一定時，mi越大，對(±6k)次諧波的抑制能力越大，同時，群延遲更大，控制系統的動態性能也會越差；
29、因此，需要在諧波抑制能力和系統動態性能之間作出權衡，為此，采用遺傳算法對高平坦度cic濾波器進行結構參數優化設計(包括k和mi)。
30、作為本專利技術的進一步改進，高平坦度cic濾波器是針對電機在中高速工況下(±6k)次諧波頻率范圍的衰減而設計的，無需進行額外的頻率自適應結構設計，基于遺傳算法對濾波器結構參數進行優化設計的步驟如下：
31、(1)假設電機的最大和最小轉速分別為nmax和nmin，確定(±6k)次諧波的頻率范圍，假定濾波器的總階數k；
32、(2)計算mmax和mmin，計算公式如下：
33、mmax＝fs/fh6.min
34、mmin＝fs/fh6.max
35、其中，fs表示逆變器的開關頻率，fh6.min和fh6.max分別對應電機在nmin和nmax下的(±6k)次諧波頻率；
36、(3)利用遺傳算法執行雙目標優化，優化目標為諧波幅值增益和群延遲，得到諧波幅值增益和群延遲之間的關系；
37、(4)根據需要輸出最終結構參數(k和mi)。
38、作為本專利技術的進一步改進，在步驟s4中，將γ軸下的反電動勢輸入到同步鎖相環得到轉子估算位置和速度，用于永磁同步電機驅動系統的控制，具體包括以下步驟：
39、s4-1、利用濾波后的γ軸反電動勢計算轉子位置誤差：
40、
41、s4-2、將γ軸下的反電動勢與參考值作差比較后輸入到pi調節器得到轉子估計速度，然后對轉子速度的估計值進行積分得到轉子估計位置；
42、
43、其中，kp和ki是pi控制器的增益。
44、一種基于高平坦度cic濾波器的永磁同步電機位置參數估算系統，包括：
45、采樣模塊，用于采集永磁同步電機電壓和電流；
46、反電動勢計算模塊，包括滑模觀測器，用于得到反電動勢觀測值；
47、濾波模塊，包括高平坦度cic濾波器，用于濾除反電動勢γ軸分量中的諧波；
48、估算模塊，用于經過同步鎖相環獲得轉子估計位置和速度；
49、微處理器，分別與采樣模塊、反本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于CIC濾波器的永磁同步電機位置參數估算方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于CIC濾波器的永磁同步電機位置參數估算方法，其特征在于，在驟S2中，滑模觀測器是基于開關函數，其觀測公式如下：
3.根據權利要求1所述的一種基于CIC濾波器的永磁同步電機位置參數估算方法，其特征在于，在步驟S3中，高平坦度CIC濾波器歸一化函數為：
4.根據權利要求3所述的一種基于CIC濾波器的永磁同步電機位置參數估算方法，其特征在于，為簡易化濾波器結構，令Li＝1(i＝1,2,…K)，即不同階下的Mi(i＝1,2,…K)各不相同，通過選擇一組合適的Mi(i＝1,2,…K)，高平坦度CIC濾波器可以完全保留直流分量，且消除(±6k)次諧波。
5.根據權利要求4所述的一種基于CIC濾波器的永磁同步電機位置參數估算方法，其特征在于，高平坦度CIC濾波器的抑制諧波能力取決于參數的選擇，包括總階數K和抽取因子Mi，參數選擇需要考慮以下因素：
6.根據權利要求5所述的一種基于CIC濾波器的永磁同步電機位置參數估算方法
7.根據權利要求1所述的一種基于CIC濾波器的永磁同步電機位置參數估算方法，其特征在于，在步驟S4中，將γ軸下的反電動勢輸入到同步鎖相環得到轉子估算位置和速度，用于永磁同步電機驅動系統的控制，具體包括以下步驟：
8.一種基于高平坦度CIC濾波器的永磁同步電機位置參數估算系統，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于cic濾波器的永磁同步電機位置參數估算方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于cic濾波器的永磁同步電機位置參數估算方法，其特征在于，在驟s2中，滑模觀測器是基于開關函數，其觀測公式如下：
3.根據權利要求1所述的一種基于cic濾波器的永磁同步電機位置參數估算方法，其特征在于，在步驟s3中，高平坦度cic濾波器歸一化函數為：
4.根據權利要求3所述的一種基于cic濾波器的永磁同步電機位置參數估算方法，其特征在于，為簡易化濾波器結構，令li＝1(i＝1,2,…k)，即不同階下的mi(i＝1,2,…k)各不相同，通過選擇一組合適的mi(i＝1,2,…k)，高平坦度cic濾波器可以完全保留直流分量，且消除(±6k)次諧波。
5.根據權利要求4所述的一種基于...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙忠志，馬世杰，段云森，郎新星，郭婷婷，劉紅雨，李偉，曹悅，牛奔，劉玉春，莊園，張建宏，
申請(專利權)人：西北電子裝備技術研究所中國電子科技集團公司第二研究所，
類型：發明
國別省市：
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