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申请/专利权人：北京交通大学

摘要：本发明涉及一种永磁电机全速度统一的转子位置估算方法，在低速范围注入高频电压以增大反电势幅值，在中高速范围逐渐减小注入高频电压的幅值，利用观测器估算含有转子位置误差的虚拟反电势，构造可用于全速度范围的统一的转子位置误差特征量，作为锁相环的输入，利用锁相环估算电机新的转速与转子位置。与传统方法不同，本发明无需对高频电流进行解调，只需利用注入高频电压产生的反电势，通过在全速度范围观测反电势的方法，避免了为不同速度范围设计不同的转子位置观测器，省去了不同速度范围方法的切换过程。

主权项：1.一种全速度范围统一的永磁电机转子位置估算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据电机三相采样电流，通过Clarke变换获得α、β坐标系下的定子电流，通过Park变换获得d、q坐标系下的定子电流，在d、q坐标系下用电流指令值和实际值作差，通过电流环得到d、q坐标系下基波电压的指令值；步骤2：低速范围内在d轴基波电压指令值上注入高频电压生成总的电压指令值，在中高速范围逐渐减小注入高频电压的幅值；步骤3：以d、q坐标系下电压指令值为输入、由Park变换获得的d、q坐标系下电流以及有效磁链对应的虚拟反电势为状态，利用观测器估算含有转子位置误差的虚拟反电势；步骤4：构造可用于全速度范围的统一的转子位置误差特征量；步骤5：计算转子位置误差后作为锁相环的输入，利用锁相环估算电机新的转速与转子位置；所述步骤3包括：利用dq坐标系下叠加注入电压后总的电压指令值、由Park变换获得的dq坐标系下电流，式⑵估算虚拟反电势： 式⑵中，ud、uq为dq坐标系下总的电压指令值，id、iq为dq坐标系下的定子电流，Rs为定子电阻，Lq为q轴电感，ωr为转子电角频率，ead、eaq为永磁同步电机有效磁链对应的dq坐标系下的虚拟反电势，p为微分算子；上标“^”表示估计值；K1、K2为观测器增益矩阵，计算如式⑶所示： 式⑶中，ζ为阻尼系数，ωn为观测器带宽，Rs为定子电阻，Lq为q轴电感，为转子电角频率估计值；所述步骤3包括：利用观测器估算含有转子位置误差的虚拟反电势如式⑹所示： 式⑹中，为转子位置误差，ead、eaq为永磁同步电机有效磁链对应的dq坐标系下的虚拟反电势，eadh、eaqh为虚拟反电势高频分量、eaf为虚拟反电势基频分量，上标“^”表示估计值；所述步骤4包括：利用式⑹所示的估算虚拟反电势构造如式⑺所示的用于全速度范围的含转子位置误差的特征信号量： 式⑺中，LPF·表示低通滤波函数，为含转子位置误差信息的特征量，为转子位置误差，ead、eaq为永磁同步电机有效磁链对应的dq坐标系下的虚拟反电势，上标“^”表示估计值；为特征信号量的幅值，如式⑻所示： 式⑻中，ωr为转子电角频率，ωh为注入电压的幅值与频率，Idh为d轴高频电流幅值,L1为d、q轴电感之差的一半，即L1＝Ld-Lq2，idf是d轴电流的基波分量，ψf为永磁体磁链；所述步骤5包括：根据式⑺所示的特征信号量求得转子位置误差如式⑼所示： 式⑼中，θr为转子位置误差，为含转子位置误差信息的特征量；将所述位置误差信号通过锁相环，得到估算转速与转子位置。

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