[發明專利]無位置傳感器永磁同步電機全速度域轉子位置檢測方法

有效

• 申請號: 201310593618.9
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN104660119A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 劉明;佟新鑫;朱丹
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18;H02P6/16
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術領域

本發明涉及永磁同步電機無位置傳感器控制技術，特別是在全速度范圍的無位置傳感器永磁同步電機轉子位置檢測方法。

背景技術

為了對永磁同步電機進行位置控制，在其運行過程中，需要不斷地檢測電機轉子的位置。一般來說，使用機械式傳感器來檢測轉子的位置，但機械傳感器的使用影響了永磁同步電機的性能，因此在不使用傳感器情況下的轉子位置檢測技術成為了永磁同步電機控制研究領域的核心問題。現有的方法主要分為三種：基于永磁同步電機模型計算的轉子位置檢測技術、基于反電動勢的轉子位置檢測技術和基于高頻信號注入的轉子位置檢測技術。由于反電勢幅值與速度成正比，在低速時反電動勢不易檢測得到，因此反電動勢法不適合低速時使用。而在電機高速運行，高頻信號注入法會引起系統的振動和轉矩脈動，影響位置估計的精度和電機運行的穩定性，所以高頻信號注入法不適合高速時使用。因此，一種能夠在電機全部運行狀態(靜止、啟動、加速、高速運行)的過程中準確檢測轉子位置的方法是必要的。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種全速度域的永磁同步電機轉子位置檢測方法。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種無位置傳感器永磁同步電機全速度域轉子位置檢測方法，包括以下步驟：

在電機加速運行過程中，電機低速運行時采用高頻信號注入法得到電機的估計轉速ω'_hfsi，電機中、高速運行時采用擴展反電動勢法得到電機的估計轉速ω’_eemf；

當電機的估計轉速ω'_hfsi和ω'_eemf不滿足加速時的切換條件時，采用高頻信號注入法得到的電機的估計轉速ω'_hfsi和估計角度θ'_hfsi作為電機的轉速值ω'和位置值θ'輸出；當滿足加速時的切換條件時，采用擴展反電動勢法得到的電機的估計轉速ω'_eemf和估計角度θ'_eemf作為電機的轉速值ω'和位置值θ'輸出；

在電機開始進行減速運行時，采用擴展反電動勢法得到的電機的估計轉速ω'_eemf和估計角度θ'_eemf作為電機的轉速值ω'和位置值θ'輸出；

當電機的估計轉速ω'_eemf滿足減速時的切換條件時，采用高頻信號注入法得到的電機的估計轉速ω'_hfsi和估計角度θ'_hfsi作為電機的轉速值ω'和位置值θ'輸出。

所述加速時的切換條件為：

|ω′eemf-ω′hfsi|ω′hfsi≤K]]>

其中，K為系數，取值為0.01-0.1。

所述系數K在電機額定轉速大于或等于10000rpm時取0.01，在電機額定轉速小于或等于1500rpm時取0.1，當電機額定轉速為（1500rpm，10000rpm）區間時取0.01-0.1之間的經驗值。

所述減速時的切換條件為：

ω′eemf≤ω′tran

其中，ω'_tran為當電機的估計轉速ω'_hfsi和ω'_eemf滿足加速時的切換條件時刻，采用擴展反電動勢法得到的電機的估計轉速ω'_eemf。

本發明具有以下優點及有益效果：

1.解決了一種算法只能使用在電機靜止、低速或高速運行階段的問題，本方法能夠在電機運行的全速度范圍內使用，且方法可靠檢測精度高，易于實現。

2.解決了對不同額定轉速的永磁同步電機適用性的問題，方法不受電機參數變化的影響。

3.解決了高頻注入法和擴展反電動勢法的融合問題，設計的切換方法使兩種方法之間能夠平滑切換，系統運行穩定。