一种多级式电机低速段转子位置估算方法

技术特征：
1.一种多级式电机低速段转子位置估算方法，其特征在于多级式无刷电励磁同步电机转子位置是指多级式无刷电励磁同步电机中主电机的转子位置，估算步骤如下：步骤1：在两相励磁机定子绕组上施加两相对称电压，采集两相励磁机的定子电流对主电机励磁电流进行实时估算，得到实时估算励磁电流i
f_est
；步骤2：当主电机励磁电流稳定后，在主电机定子绕组上施加正向旋转低频电压，将正向旋转低频电压信号送入第一单相锁相环1，并将估算出的励磁电流i
f_est
经带通滤波器后，送入第二单相锁相环2；步骤3：当第一单相锁相环1和第二单相锁相环2输出频率稳定后，第一单相锁相环1和第二单相锁相环2的输出为θ
p10
和θ
p20
，两个锁相环的相位差为δθ
p0
＝θ
p10-θ
p20
且为一固定值；步骤4：主电机初始位置记为θ
0est
，θ
0est
与δθ
p0
的差值记为δθ
init
＝θ
0est-δθ
p0
；步骤5：起动电机时，第一单相锁相环1和第二单相锁相环2的输出为θ
p1
和θ
p2
，其动态差值为δθ
p
＝θ
p1-θ
p2
；则低速段补偿前主电机转子实时位置为：θ
est1
＝δθ
init
δθ
p
；步骤6：起动过程中电机实时速度为v
rt
，则低速段补偿后的主电机转子实时位置为：θ
est
＝δθ
init
δθ
p
k
·
v
rt
其中：k为补偿系数。2.根据权利要求1所述多级式电机低速段转子位置估算方法，其特征在于：所述多级式无刷电励磁同步电机包括同轴安装的主电机和两相励磁机。3.根据权利要求1所述多级式电机低速段转子位置估算方法，其特征在于：所述步骤1在两相励磁机定子绕组上施加两相对称电压为：其中，u
esα
和u
esβ
为两相励磁机定子绕组电压，u
es
为电压幅值，ω
esf
为电压基波角速度，t为时间。4.根据权利要求1所述多级式电机低速段转子位置估算方法，其特征在于：所述步骤1的励磁电流i
f_est
为：其中，和分别为估算的两相励磁机转子三相电流，且有：其中，θ
er
∈[0,2π)且可选为任一固定值，m
em
为励磁机定转子互感，r
es
为定子绕组电阻，dt为时间微分，i
esα
和i
esβ
为步骤一中实时采集的两相励磁机定子电流，l
es
为励磁机定子电感。5.根据权利要求1所述多级式电机低速段转子位置估算方法，其特征在于：所述步骤2
在主电机定子绕组上施加正向旋转低频电压在αβ轴的表达式为：其中，u
l
为电压幅值，t为时间,ω
l
为电压角速度，低频电压周期为6.根据权利要求1所述多级式电机低速段转子位置估算方法，其特征在于：所述补偿系数其中：v
max
转/分钟为低速段时最大速度，θ
error_max
为滤波器导致的最大估算误差。7.根据权利要求1所述多级式电机低速段转子位置估算方法，其特征在于：所述带通滤波器中心频率带宽f
bw
满足条件其中p
n
为主电机极对数。8.根据权利要求1所述多级式电机低速段转子位置估算方法，其特征在于：所述多级式无刷电励磁同步电机还包括同轴安装的主电机和三相励磁机，将其三相电压或采集三相电流经过clark变换，即得到等效两相励磁机如2中所述的u
esα
和u
esβ
，i
esα
和i
esβ
。

技术总结
本发明涉及一种多级式电机低速段转子位置估算方法，是一种基于低频旋转信号注入的多级式电机低速段转子位置实时估算方法。通过在主电机定子绕组注入正向旋转的低频电压信号，并实时采集两相励磁机定子绕组电流，对主电机励磁电流进行实时估算，并将估算的励磁电流通过带通滤波器后，与正向旋转的低频电压信号分别经过单相锁相环，两个锁相环输出差值的增量，即为主电机转子位置增量。本发明所提方法不受主电机凸极性和励磁机转子位置影响，估算精度较高，且信号提取及位置估算方法简单，对处理器性能要求较低。处理器性能要求较低。处理器性能要求较低。


技术研发人员：张小科 焦宁飞 毛帅 刘卫国 周野
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2022.11.07
技术公布日：2023/2/3