[發明專利]一種電力機器人轉子初始位置檢測方法

有效

• 申請號: 201410063314.6
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103780193A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 余海濤;孟高軍;胡敏強;黃磊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種電力機器人轉子初始位置檢測方法，通過分別檢測A、B、C相電感后，通過旋轉坐標變換計算轉子初始位置。

背景技術

目前，在各種結構的機器人系統中，由于采用永磁同步電機（PMSM）的方案效率較高，因此這種方案具有著重要的地位。特別是在電力機器人和小型機器人中，PMSM由于這些優點而得到了更多的應用。而能否對轉子初始位置進行準確估計是永磁同步發電機高性能控制策略（矢量控制或直接轉矩）和無位置傳感器運行實現的前提條件，也是關系到機器人是否順利起動，以及能否實現最大轉矩起動的關鍵問題；因此，轉子初始位置檢測一直是工程技術界研究的熱點和難點問題之一，尤其在電力機器人中，因為機器人所進行的操作為基本為高壓操作，檢測的線路非常危險，如果轉子初始位置檢測不準確，會造成電力機器人的反響轉動，結果有可能因為誤操作破壞整個電力線路和機器人，嚴重的甚至會造成高壓短路。

保證電機不發生轉動且檢測轉子初始位置的方法，目前的研究成果為di/dt檢測法和高頻注入法兩種：di/dt檢測法需要向電機中注入幅值相同、方向不同的一系列電壓脈沖，檢測并比較相應電流的大小來估計轉子初始位置，這種方法可行，但如果想得到精確的轉子初始位置需要施加多個不同方向的電壓脈沖，對逆變器的控制較為復雜；而采用高頻信號注入法，其基本原理是在電機中注入特定的高頻電壓信號，然后檢測電機中對應的電流信號以確定轉子的初始位置，但該方法算法較為復雜，實現起來較為困難，且需要低通濾波器等額外的硬件電路，增加了成本。

工程中較為常用的轉子初始位置的方法是強制定位法，這種方法需要在機器人運行之前，強行使得機器人轉動，這在電力機器人中是非常不可靠也是不能實施的。除此之外的一些初始位置檢測方法，均需要依賴機器人驅動參數，使操作起來準確性降低很多。因此提出一種不依賴機器人驅動參數，且實現簡單，準確的初始位置檢測方法十分必要。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種電力機器人轉子初始位置檢測方法，夠非常準確的檢測一種永磁同步電機轉子初始位置，實現電機的順利起動；實施過程簡單，不需要依賴任何電機參數，測量結果準確。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種電力機器人轉子初始位置檢測方法，首先通過控制三相逆變器（驅動電路）向永磁電機施加三次高頻低壓脈沖，并利用平均電流斜差法計算L_ab、L_bc和L_ac，通過L_ab、L_bc和L_ac的比較確定轉子位置角所在區間；然后根據轉子位置角所在區間，再通過控制三相逆變器向永磁電機施加一次高頻低壓脈沖，在四次線電感檢測過程中，選擇最優的三次檢測值進行旋轉坐標變換，最終確定轉子初始位置角；具體包括如下步驟：

（1）采用三相逆變器兩兩導通的控制方式，即每一時刻電機有兩相導通，非導通相懸空，向永磁電機施加三次高頻低壓脈沖，在相應兩相導通時通過線電感計算模塊計算相應兩相間的電感如式（a）：