一種無位置傳感器的永磁同步電機初始位置檢測方法
【專利摘要】本發明涉及一種無位置傳感器的永磁同步電機初始位置檢測方法，本發明在保證電機靜止狀態下，對電流進行開環控制，初始化轉子初始位置，通過在估算的同步旋轉坐標系下的估算直軸注入高頻余弦電壓信號，提取出估算高頻交軸電流，并對其進行信號處理和調節獲得轉子初始位置估算的初值；再在估算直軸繼續注入若干個確定周期的高頻余弦電壓信號，通過判斷估算直軸電流的積分值的正負來判斷磁極極性和獲得轉子的精確初始位置。本發明無需獲知電機參數，有效避免了現有的轉子初始位置檢測方法存在的可能導致電機轉動，辨識信號檢測困難的問題，無需增加硬件，便于實現，實現了電機在靜止狀態下任意轉子磁極初始位置的準確獲取。
【專利說明】一種無位置傳感器的永磁同步電機初始位置檢測方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及電機轉子初始極性的判斷方法，屬于電機控制領域，尤其涉及一種無 位置傳感器的永磁同步電機初始位置檢測方法。

【背景技術】
[0002] 永磁同步電機由于其優良的運行性能，在交流傳動領域得到了廣泛的應用。然而， 永磁同步電機的控制需要獲知準確的轉子位置和速度，為此而安裝的機械式傳感器如光電 碼盤，旋轉變壓器等，不僅增加了系統的體積和成本，而且降低了系統的可靠性，限制了永 磁同步電機的應用場合。因此，近年來很多專家學者致力于無位置傳感器的研究。其中，電 機轉子的初始位置檢測一直是重要且亟待解決的問題，其準確性直接決定了電機能否順利 起動，以及能否以最大轉矩起動。
[0003] 目前，國內外學者提出了多種無位置傳感器的永磁同步電機初始位置檢測方法。 若起動時容許轉子轉動，最簡單有效的方法是向定子通入直流電，產生一個靜止磁場以使 轉子定位在設定的零位置上，完成轉子位置的初始化。但是在很多應用場合，要求電機能在 任意靜止位置正常起動，為此有學者提出了高頻信號注入法。此類方法適用于凸極式和隱 極式永磁同步電機。其基本原理通過檢測電流或電壓信號而獲得轉子位置。該類方法一般 分兩步實現，先對轉子位置進行初步估算，再檢測磁極極性并進行補償，得到最終的轉子初 始位置。其中，對磁極極性檢測通常有兩種方式，都是在估計直軸注入等幅等寬的正負向電 壓脈沖實現。一種是比較此時產生的電流峰值來確定，另一種則是通過比較上升或下降到 某一電流值時的時間來確定。然而，上述兩種方法都必須合理選擇注入信號的幅值和持續 時間。若信號幅值過大或持續時間過長可能導致電機轉動，幅值過小或持續時間過短則無 法檢測出電流的峰值差或時間差。


【發明內容】

[0004] 本發明旨在提出一種無位置傳感器的永磁同步電機初始位置檢測方法，尤其是磁 極極性檢測方法，以解決現有方法存在的可能導致電機轉動的缺陷和辨識信號檢測困難的 問題。
[0005] 為了解決【背景技術】所存在的問題，本發明采用的技術解決方案是：
[0006] 一種無位置傳感器的永磁同步電機初始位置檢測方法，該方法包括下述步驟：
[0007] 步驟1 :定義實際角度為Θ、估算角度為4且滯后于Θ、估計角度誤差為Λ Θ、實 際直軸為d軸、實際交軸為q軸、估算直軸為^軸、估算交軸為^軸、實際同步旋轉坐標系為 d_q、估算的同步旋轉坐標系為$ - ^接著在保證電機靜止狀態下，對電流進行開環控制，初 始化轉子初始位置，即先任意假設一轉子初始位置；
[0008] 步驟2 :在j軸注入持續的高頻余弦電壓信號，即給定j軸電壓為'OvCOSoV; 將檢測采樣到的A、B兩相繞組電流信號ia、ib進行坐標變換，得到#軸電流ζ中的高頻響應 ih ；
[0009] 步驟3 :由于得到的j軸電流ζ中的高頻響應'包含與轉子位置相關的信號，對 U進行信號處理和調節獲得用于坐標變換的轉子初始位置估算的初值4;
[0010] 步驟4 :繼續在3軸注入若干個確定周期的高頻余弦電壓信號Uhc〇sc〇ht，將檢測 采樣到的A、B兩相繞組電流信號ia、ib同獲得的估算位置式進行坐標變換，得到j軸電流 h ；
[0011] 步驟5 :對得到的軸電流&進行積分，得到積分值

【權利要求】
1. 一種無位置傳感器的永磁同步電機初始位置檢測方法，其特征在于，該方法包括下 述步驟： 步驟1 :定義實際角度為Θ、估算角度為d且滯后于Θ、估計角度誤差為Λ Θ、實際直 軸為d軸、實際交軸為q軸、估算直軸為d軸、估算交軸為6軸、實際同步旋轉坐標系為d_q、 估算的同步旋轉坐標系為j 接著在保證電機靜止狀態下，對電流進行開環控制，初始化 轉子初始位置，即先任意假設一轉子初始位置； 步驟2 :在i軸注入持續的高頻余弦電壓信號，即給定j軸電壓為心=仏〇>^_:將檢 測采樣到的A、B兩相繞組電流信號ia、ib進行坐標變換，得到^軸電流ζ中的高頻響應U ; 步驟3 :由于得到的f軸電流ζ中的高頻響應包含與轉子位置相關的信號，對'進 行信號處理和調節獲得用于坐標變換的轉子初始位置估算的初值成： 步驟4:繼續在^軸注入若干個確定周期的高頻余弦電壓信號Uhc〇Sc〇ht，將檢測采樣 到的A、B兩相繞組電流信號ia、ib同獲得的估算位置4?進行坐標變換，得到j軸電流乙； 步驟5 :對得到的j軸電流進行積分，得到積分值p ; 步驟6 :通過判斷g的正負來確定磁極極性和轉子初始位置：如果g為正，則磁極正 方向與注入電壓正向一致，其轉子初始位置6 = 如果g為負，則磁極正方向與注入電壓 正向相反，其轉子初始位置私堯μ，至此即完成轉子初始位置的檢測與辨識。
【文檔編號】H02P21/14GK104158462SQ201410438626
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年9月1日 優先權日:2014年9月1日
【發明者】石成富, 王剛 申請人:石成富