[發(fā)明專利]一種基于正反序列諧波注入的電機(jī)轉(zhuǎn)子初位估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310754920.8
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103701395A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅欣;唐其鵬;呂曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州日鼎控制技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于正反序列諧波注入的電機(jī)轉(zhuǎn)子初位估計方法。

背景技術(shù)

要精確控制永磁同步電機(jī)的運動狀態(tài)，需要知道電機(jī)實時的轉(zhuǎn)子位置信號，因此傳統(tǒng)的永磁電機(jī)一般采用附加的位置傳感器，用來檢測轉(zhuǎn)子位置。然而采用位置傳感器不僅增加了成本和電機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，而且在某些高溫、高壓或者強(qiáng)腐蝕性環(huán)境中，位置傳感器會降低系統(tǒng)的可靠性或者傳感器無法正常工作。因此，實現(xiàn)永磁同步電動機(jī)的無位置傳感器控制已成為近年來永磁電動機(jī)控制技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。目前，永磁電動機(jī)的無位置傳感器控制大多采用反電勢檢測法、高頻電壓注入法或磁鏈觀測器方法等。

公開號為CN1286525的專利公開了一種通過檢測反電勢過零點的方法用來確定轉(zhuǎn)子位置，其抗干擾能力強(qiáng)，位置檢測精確，但是只能檢測到反電勢過零點的幾個特殊位置。又如公開號為CN101534088的專利公開了一種轉(zhuǎn)子位置的確定方法，其通過注入高次諧波分量，經(jīng)過復(fù)雜的處理電路而得出轉(zhuǎn)子位置信號，但其抗干擾能力較弱，同時由于所提取的高次諧波量較小，對信號處理電路的要求較高，且結(jié)果也存在較大的誤差。

近年來利用磁鏈觀測器原理檢測轉(zhuǎn)子位置信號的方法得到了很大的發(fā)展，其主要優(yōu)勢在于能夠得到連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號，對矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等高級算法而言，這是非常重要的。與諧波注入法相比，磁鏈觀測器方法不需要復(fù)雜的調(diào)理電路就能得到相對精確的轉(zhuǎn)子位置角，電路的抗干擾能力也得到提高。但現(xiàn)有的永磁電機(jī)磁鏈觀測器主要基于定子靜止坐標(biāo)系，如公開號為CN202059359U和CN102340278A中所公開的方法，都是經(jīng)過運算將定子磁鏈中永磁體磁鏈分量解算出來，從而可以計算得到連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號。這種方法在電機(jī)的無位置傳感器控制技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，且技術(shù)也較為成熟，但是計算過程中的中間量均為交流量，對處理器的計算速度和精度要求都比較高，容易受中間環(huán)節(jié)濾波器幅頻特性和相頻特性影響。這種算法對隱極永磁電動機(jī)而言，計算過程相對較為簡單，且容易實現(xiàn)，中間計算環(huán)節(jié)也可以簡化，但是對于凸極電機(jī)，計算過程中需要預(yù)先粗略估算轉(zhuǎn)子位置，然后對估算值進(jìn)行校正，由此大大增加了計算量，并且增大了觀測結(jié)果的誤差，同時計算過程所需時間增加，使得控制系統(tǒng)的動態(tài)性能變差。磁鏈觀測器在中間過程中為了消除電磁干擾引入的噪聲的影響，一般會適當(dāng)加入一些濾波器，這些濾波器會對這種原理的觀測器觀測所得到的轉(zhuǎn)子位置信號造成不同程度的誤差，并且隨著負(fù)載和轉(zhuǎn)速的不同而產(chǎn)生不同程度的誤差。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于正反序列諧波注入的電機(jī)轉(zhuǎn)子初位估計方法，能夠更加準(zhǔn)確、快速穩(wěn)定的測得轉(zhuǎn)子的初始位置。

一種基于正反序列諧波注入的電機(jī)轉(zhuǎn)子初位估計方法，包括如下步驟：

（1）向電機(jī)定子繞組注入幅值為V_c角頻率為w_c的正向諧波電壓；經(jīng)靜止α-β坐標(biāo)系變換至同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系，得到正向諧波電壓在同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系下的電壓矢量V_dq；

（2）根據(jù)電壓矢量V_dq，計算求得電機(jī)定子電流在同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系下的電流矢量I_dq；

（3）經(jīng)同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標(biāo)系變換至靜止α-β坐標(biāo)系，得到定子電流在靜止α-β坐標(biāo)系下的電流矢量I_αβ；

（4）從電流矢量中提取出電流負(fù)序分量對電流負(fù)序分量依次進(jìn)行低通濾波以及旋轉(zhuǎn)解調(diào)得到電流負(fù)序分量

（5）根據(jù)電流負(fù)序分量通過以下關(guān)系式反正切計算得到負(fù)序相位θ₁；