[發明專利]采用脈振高頻電壓注入的永磁同步電機凸極特性檢測方法

在審

• 申請號: 201410664360.1
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN104407292A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 林環城;王志新
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種檢測方法，具體地，涉及一種采用脈振高頻電壓注入的永磁同步電機凸極特性檢測方法。

背景技術

已有的如反電勢法、模型參考自適應法、磁鏈觀測器法等基于電機反電勢的永磁同步電機(Permanent?Magnet?Synchronous?Motor，PMSM)無位置傳感器控制方法，當電機運行在低速或零速時，由于電機反電勢很小或為零，造成這些控制方法失效。基于高頻信號注入的無位置傳感器控制方法依靠電機的凸極特性，不依賴電機參數和反電勢，通過位置估算實現低速和零速下高精度控制，因而具有寬廣的應用前景。

根據注入信號和解調位置信息方式的不同，可以將高頻信號注入的無位置傳感器控制方法分為旋轉高頻注入法和脈振高頻注入法兩大類，但是兩種方法實現的前提均是永磁同步電機具有凸極性。電機在運行過程中，由于工作狀態的變化和交叉飽和的影響，其自身的凸極特性會隨之偏移，因而為了使高頻信號注入的控制方法在不同工作狀態運行時均具有較高的精度和良好的性能，需要對電機處于不同工作點下的凸極特性進行研究。

永磁同步電機的凸極特性常以凸極率表征，其意義即為q軸增量電感與d軸增量電感的比值。因而通常為了了解不同工作狀態下電機的凸極特性，需要知道對應工作點下電機d-q軸的增量電感。一般通過有限元分析(FEA)或者檢測的方法獲得需要的電感值后進行分析，但是前者需要耗費大量時間進行仿真計算，且與實際特性仍可能有相當偏差，后者需要設計繁瑣的進行研究。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種采用脈振高頻電壓注入的永磁同步電機凸極特性檢測方法，其用凸極特性圓更為直觀地表示永磁同步電機的凸極特性，通過向電機定子繞組施加脈振高頻電壓信號，不僅簡便地檢測不同工作點下永磁同步電機的凸極特性，還可檢測不同工作點下交叉飽和效應對電機凸極偏移的影響，更適用于高頻注入無位置傳感器控制進行誤差修正等優化。

根據本發明的一個方面，提供一種采用脈振高頻電壓注入的永磁同步電機凸極特性檢測方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟1：對于待檢測的永磁同步電機，將其轉子位置固定，使其在外力作用下不會轉動位置；

步驟2：在永磁同步電機和驅動設備上電后，通過采用電流閉環控制，在待測永磁同步電機的d軸和q軸分別產生對應工作點下的d軸電流i_d和q軸電流i_q；

步驟3：建立估計的d^e-q^e軸坐標系，并將其以較低的頻率f_L相對電機的d-q軸坐標系做逆時針周期性旋轉，兩坐標系夾角用Δθ表示，旋轉一周即Δθ從0增加至2π；

步驟4：通過空間矢量脈寬調制，在保持逆時針旋轉的d^e-q^e軸坐標系中的d^e軸上施加高頻電壓信號；

步驟5：通過電流傳感器采樣得到電機d^e軸上的響應電流和q^e軸上的響應電流經過處理得到高頻響應電流的幅值信息和

步驟6：將高頻響應電流幅值信息的相位和對應的估計d^e-q^e軸坐標系Δθ比較，得到由交叉飽和效應造成的電機凸極位置偏移角θ_m；

步驟7：將高頻響應電流的幅值信息和合成作出李薩如圖形，即將d^e軸高頻響應電流幅值作為橫坐標，將q^e軸高頻響應電流幅值作為縱坐標，得到電機對應工作點下的凸極特性圓，圓的半徑越大凸極特性越強；

步驟8：依次重復步驟2、步驟3、步驟4、步驟5、步驟6、步驟7，得到不同工作點下待測永磁同步電機的凸極位置偏移角θ_m和凸極特性圓。

優選地，所述步驟2所述的電流閉環控制是:采用d-q軸解耦控制電機電流，即分別采用一個帶比例積分控制器的負反饋控制回路控制d軸電流和q軸電流，將得到的d-q軸電壓參考信號經由空間矢量脈寬調制后給出驅動設備的脈沖開關信號，進而驅動電機。

優選地，所述步驟3所述的頻率f_L的范圍是1～10Hz。

優選地，所述步驟4所述的高頻電壓信號形式是：V_icos2πω_it，其中V_i為電壓信號的幅值，ω_i為電壓信號的頻率。