[發明專利]一種永磁同步電機轉子初始位置的判斷方法

有效

• 申請號: 201210329951.4
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102843091A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 趙承亮;周波;劉穎;李潔;程麗雯
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明屬于永磁電機控制領域，特別涉及一種永磁同步電機轉子初始位置的判斷方法。

背景技術

永磁同步電機無論是采用直接轉矩控制還是矢量控制，都需要精確地獲取轉子的位置。傳統的檢測電機轉子位置和轉速的方法中，多采用機械傳感器，如光電編碼器或者旋轉變壓器等，使得永磁同步電動機系統不能在一些環境惡劣的特殊場合里可靠地工作，如航天、水下及空調壓縮機等領域。因此，無位置傳感器控制技術應運而生。目前，無位置傳感器控制技術根據基本原理可以分為兩大類：一類基于電機反電勢的基波模型，適用于中高速領域；另一類多為基于電機諧波模型，利用電機結構的物理特性或電感的飽和特性，適用于低速（零速）領域。眾所周知，后者的實現難度較前者要高，是無位置傳感器技術的關鍵。

永磁同步電機分為凸極式和隱極式兩種形式，轉子磁鋼表貼式永磁同步電機屬于隱極式，其特點為：通常情況下，交軸和直軸電感近似相等，即L_q＝L_d。但有研究表明，在直軸上施加一定的勵磁電流，隨著電機磁路的飽和，會導致直軸電感變小，此時電機對外呈現出L_q＞L_d，稱為電感飽和凸極。據此，韓國學者I.H.Jung等提出了脈動高頻電壓信號注入法無位置傳感器控制技術，在估計的同步旋轉坐標系直軸上注入高頻正弦電壓信號，利用電機的凸極（表貼式為飽和凸極），使得估計的同步旋轉坐標系交軸上產生了一個和估算位置誤差相關的高頻響應電流信號，設計位置估算系統，從該高頻響應電流信號中獲取轉子位置。

在應用脈動高頻電壓信號注入法作轉子初始位置檢測時，估計位置既可能收斂于電機轉子磁極的N極，也有可能收斂于電機磁極的S極，因此需要對估算轉子初始位置的磁極極性進行判斷。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種永磁同步電機轉子初始位置的判斷方法，其可解決脈振高頻電壓信號注入法檢測轉子初始位置時磁極極性的收斂問題，無需在直軸上注入正負方向的脈沖電流，可以有效地實現轉子初始位置估算。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種永磁同步電機轉子初始位置的判斷方法，包括如下步驟：

（1）在估計同步旋轉坐標系的軸上注入高頻電壓信號u^d=Umhcos(ωht),]]>給定軸電壓u^q=0;]]>

（2）檢測電機的兩相電流，并經過Clarke和Park坐標系變換，得到估計同步旋轉坐標系的軸電流并依照以下步驟估計轉子的位置和轉速：首先，將檢測得到的軸電流乘以調制信號u_t＝cos(ω_ht)；然后，對相乘后所得的信號低通濾波，得到軸電流的幅值信號f(Δθ)；最后，對該幅值信號進行PI調節，得到估計轉速對估計轉速積分得到估計的轉子位置；

（3）重復步驟（2），直至估計的轉子位置收斂為一恒定值，即為初次估計的轉子位置

（4）在估計同步旋轉坐標系的軸上注入高頻電壓信號在軸注入一個正方向擾動信號，重復步驟（2），直至電機轉過一定角度γ，γ＞0；

（5）根據步驟（3）估計得到的轉速方向判斷磁極極性，當轉速為正時，收斂的磁極極性為N極，轉子初始位置當轉速為負時，收斂的磁極極性為S極，轉子初始位置

上述步驟（1）中，采用轉子的估計位置進行Park逆變換，獲得實際兩相靜止坐標系下電壓的給定值和

采用上述方案后，本發明具有以下改進：