[發(fā)明專利]一種電力機(jī)器人轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410063314.6
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103780193A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余海濤;孟高軍;胡敏強(qiáng);黃磊
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種電力機(jī)器人轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法，其特征在于：首先通過控制三相逆變器向永磁電機(jī)施加三次高頻低壓脈沖，并利用平均電流斜差法計(jì)算L_ab、L_bc和L_ac，通過L_ab、L_bc和L_ac的比較確定轉(zhuǎn)子位置角所在區(qū)間；然后根據(jù)轉(zhuǎn)子位置角所在區(qū)間，再通過控制三相逆變器向永磁電機(jī)施加一次高頻低壓脈沖，在四次線電感檢測過程中，選擇最優(yōu)的三次檢測值進(jìn)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，最終確定轉(zhuǎn)子初始位置角；具體包括如下步驟：

（1）采用三相逆變器兩兩導(dǎo)通的控制方式，即每一時(shí)刻電機(jī)有兩相導(dǎo)通，非導(dǎo)通相懸空，向永磁電機(jī)施加三次高頻低壓脈沖，在相應(yīng)兩相導(dǎo)通時(shí)通過線電感計(jì)算模塊計(jì)算相應(yīng)兩相間的電感如式（a）：

Lab(θr)=2Uddiab/dt|on-diab/dt|offLac(θr)=2Uddiac/dt|on-diac/dt|offLbc(θr)=2Uddibc/dt|on-dibc/dt|off---(a)]]>

其中：U_d為直流母線電壓；L_ab、L_bc和L_ac分別為AB相線電感、BC相線電感和AC相線電感；di/dt|_on為電流上升的變化率；di/dt|_off為電流下降的變化率；θ_r為轉(zhuǎn)子初始位置角；

根據(jù)永磁電機(jī)的凸極效應(yīng)，檢測電流峰值隨轉(zhuǎn)子位置角的變換而呈現(xiàn)如下的變化規(guī)律：

Lbc(θr)=Lo+Lg2cos2θrLac(θr)=Lo+Lg2cos(2θr+23π)Lab(θr)=Lo+Lg2cos(2θr-23π)]]>

其中：L_o為每相繞組自感的平均值，為電機(jī)已有參數(shù)，各相繞組自感的平均值相等；L_g2為每相繞組自感的二次諧波幅值，為電機(jī)已有參數(shù)，各相繞組自感的二次諧波幅值相等；

結(jié)合公式（a）計(jì)算得到的電感值L_ab、L_bc和L_ac，根據(jù)下述判據(jù)，初步判斷轉(zhuǎn)子初始位置角θ_r：

若L_bc≥L_ab>L_ac，則θ_r位于的位置區(qū)間為0°～30°或180°～210°；

若L_ab≥L_bc>L_ac，則θ_r位于的位置區(qū)間為30°～60°或210°～240°；

若L_ab>L_ac≥L_bc，則θ_r位于的位置區(qū)間為60°～90°或240°～270°；

若L_ac≥L_ab>L_bc，則θ_r位于的位置區(qū)間為90°～120°或270°～300°；

若L_ac>L_bc≥L_ab，則θ_r位于的位置區(qū)間為120°～150°或300°～330°；

若L_bc>L_ac≥L_ab，則θ_r位于的位置區(qū)間為150°～180°或330°～360°；

（2）基于初步判斷得到的轉(zhuǎn)子初始位置角θ_r，根據(jù)θ_r的區(qū)間的不同，會(huì)造成永磁體磁極方向和繞組電流所產(chǎn)生的磁場方向相同/相反，從而使得鐵心更加飽和/減少飽和，磁導(dǎo)率降低/增加，線電感值減小/變大，從而使得（a）式中L_ab、L_bc和L_ac變小/變大，根據(jù)θ_r的區(qū)間再次向永磁電機(jī)施加一次高頻低壓脈沖，進(jìn)行轉(zhuǎn)子初始位置角θ_r的最終判斷，規(guī)則如下：

（2a）若轉(zhuǎn)子初始位置角θ_r的區(qū)間為30°～90°或210°～270°，施加高頻低壓脈沖到AB相，C相懸空：當(dāng)A相繞組與正向直流母線電壓連接，根據(jù)式（a）計(jì)算此時(shí)AB相線電感為當(dāng)B相繞組與正向直流母線電壓連接，根據(jù)式（a）計(jì)算此時(shí)AB相線電感為

取平均值根據(jù)電機(jī)坐標(biāo)變換基本理論，靜止坐標(biāo)系A(chǔ)-B-C與α-β坐標(biāo)系之間的關(guān)系可以表示為：

LαLβ=231-12-12032-32LbcLacΣLab=Locos2θrLosin2θr]]>

那么，轉(zhuǎn)子初始位置角θ_r可以表示為：

θr=12arctanLβLαor12arctanLβLα+π]]>

同時(shí)，若則轉(zhuǎn)子初始位置角θ_r的區(qū)間為30°～90°；若則轉(zhuǎn)子初始位置角θ_r的區(qū)間為210°～270°；

（2b）若轉(zhuǎn)子初始位置角θ_r的區(qū)間為0°～30°、330°～360°或150°～210°，施加高頻低壓脈沖到BC相，A相懸空：當(dāng)B相繞組與正向直流母線電壓連接，根據(jù)式（a）計(jì)算此時(shí)BC相線電感為當(dāng)C相繞組與正向直流母線電壓連接，根據(jù)式（a）計(jì)算此時(shí)BC相線電感為

取平均值根據(jù)電機(jī)坐標(biāo)變換基本理論，靜止坐標(biāo)系A(chǔ)-B-C與α-β坐標(biāo)系之間的關(guān)系可以表示為：

LαLβ=231-12-12032-32ΣLbcLacLab=Locos2θrLosin2θr]]>

那么，轉(zhuǎn)子初始位置角θ_r可以表示為：

θr=12arctanLβLαor12arctanLβLα+π]]>

同時(shí)，若則轉(zhuǎn)子初始位置角θ_r的區(qū)間為150°～210°；若則轉(zhuǎn)子初始位置角θ_r的區(qū)間為0°～30°或330°～360°；

（2c）若轉(zhuǎn)子初始位置角θ_r的區(qū)間為90°～150°或270°～330°，施加高頻低壓脈沖到AC相，B相懸空：當(dāng)A相繞組與正向直流母線電壓連接，根據(jù)式（a）計(jì)算此時(shí)AC相線電感為當(dāng)C相繞組與正向直流母線電壓連接，根據(jù)式（a）計(jì)算此時(shí)AC相線電感為

取平均值根據(jù)電機(jī)坐標(biāo)變換基本理論，靜止坐標(biāo)系A(chǔ)-B-C與α-β坐標(biāo)系之間的關(guān)系可以表示為：

LαLβ=231-12-12032-32ΣLbcLacLab=Locos2θrLosin2θr]]>

那么，轉(zhuǎn)子初始位置角θ_r可以表示為：

θr=12arctanLβLαor12arctanLβLα+π]]>

同時(shí)，若則轉(zhuǎn)子初始位置角θ_r的區(qū)間為90°～150°；若則轉(zhuǎn)子初始位置角θ_r的區(qū)間為270°～330°；

其中，L_α和L_β為轉(zhuǎn)換到α-β坐標(biāo)系下的電感值。