[發明專利]一種無位置傳感器的電勵磁同步電機轉子靜止初始位置估算方法

有效

• 申請號: 201410161015.6
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN103916065A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 毛帥;劉衛國;馬鵬;彭紀昌
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明屬于交流電機傳動控制技術領域，具體涉及一種無位置傳感器的電勵磁同步電機轉子靜止初始位置估算方法，

背景技術

轉子的初始位置（N極所在位置）在電勵磁同步電機的驅動控制中是一個很重要的量，不準確的初始位置會導致電機帶負載能力下降和反轉等問題。光電編碼器、旋轉變壓器、霍爾元件等常用的轉子位置檢測裝置由于機械安裝的誤差，通常無法直接得到轉子的初始位置；位置傳感器的安裝還會增加系統的成本、體積和重量，造成系統可靠性的下降，并且在有些場合下，位置傳感器的安裝是不允許的或者無法實現的。由于電勵磁同步電機安裝和使用場合的限制，很多時候需要在轉子靜止的情況下得到初始位置。

目前，電機轉子初始位置估算的方法有很多，但主要是針對永磁同步電機，簡單實用的方法主要有下面兩種：

（1）施加恒定電壓矢量法。在定子上施加恒定的電壓空間矢量，從而使得轉子轉向特定的位置。但是，在要求電機在靜止條件下得到轉子初始位置的場合，這種方法就不再適用，同時恒定的電壓空間矢量會產生很大的定子電流，有可能對電機本體造成損壞。

（2）利用定子電感的飽和效應檢測轉子初始位置是常用的一種方法。這種方法簡單易行，在定子上施加一周（360°電角度）等幅值的電壓空間矢量，同時采集定子三相電流，通過計算比較相應的電流響應值來估算轉子位置。但是由于電勵磁同步電機轉子勵磁繞組的磁鏈沒有永磁同步電機轉子的永磁磁鏈穩定，所以直接使用此方法時，會有較大的估算誤差。

從理論上講，此法的估算精度隨著電壓空間矢量細分程度的提高而提高。但實際使用時，由于檢測元件誤差，開關管死區時間等的存在，使得僅僅通過電壓空間矢量細分很難進一步提高估算精度，因此不適合用于對轉子初始位置要求較高的場合中。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種無位置傳感器的電勵磁同步電機轉子靜止初始位置估算方法，解決利用電感飽和效應檢測永磁同步電機轉子初始位置的方法應用于電勵磁同步電機檢測精度較低的問題，在減小電勵磁同步電機轉子勵磁磁鏈波動帶來的估算誤差的同時，可以在一定的電壓空間矢量細分條件下，進一步提高轉子初始位置的估算精度。

技術方案

一種無位置傳感器的電勵磁同步電機轉子靜止初始位置估算方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：對電勵磁同步電機轉子施加勵磁電壓；

步驟2：給定子上施加某一幅值電壓空間矢量，等待定子上的電流為零時，再次施加這個幅值的電壓空間矢量，循環次數大于n大于24次；

所述施加時間為微控制器發PWM波的周期；所述的幅值保證不損壞電機本體；

步驟3：采集每次施加過程中定子上的最大電流響應值i_A、i_B、i_C，計算三相定子電流響應值通過坐標變換得到d′q′坐標系下的電流i_d′，得到n個i_d′；

其中：θ為每次施加的電壓空間矢量與電機靜止坐標系A軸的夾角

步驟4：求出n個i_d′中所有大于等于i_d′_max－Δi_d′的i_d′電流，并找出對應i_d′電流的θ值，得到所有θ值中的最大值θ_max與最小值θ_min；

所述Δi_d′為5～10A；

步驟5：初步估算電勵磁同步電機轉子初始位置值θ_{r_temp}：

1、當θ_max－θ_min＜180°時，θ_{r_temp}＝(θ_max＋θ_min)/2；

2、當θ_max－θ_min≥180°時，

如果360°－θ_max≥θ_min，那么θ_{r_temp}＝(θ_max＋θ_min＋360°)/2，

如果360°－θ_max＜θ_min，那么θ_{r_temp}＝(θ_max＋θ_min－360°)/2；