[發明專利]電機轉子極性的辨識方法和辨識裝置

有效

• 申請號: 201410810876.2
• 申請日: 2014-12-23
• 公開（公告）號: CN104506105B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 諸自強;許培林;孫杰;龔黎明
• 申請（專利權）人: 廣東威靈電機制造有限公司;美的威靈電機技術（上海）有限公司
• 主分類號: H02P21/32
• 分類號: H02P21/32;H02P6/185
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及電機技術領域，特別涉及一種電機轉子極性的辨識方法以及一種電機轉子極性的辨識裝置。

背景技術

PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor，永磁同步電機)的高效控制需要精確的電機的轉子位置信息，常規的控制系統一般通過位置傳感器來獲得電機的轉子位置信息。但是，由于位置傳感器增加了整個電機控制系統的成本，造成系統引線多且易受干擾，因此通常需要通過軟件算法來估算電機的轉子位置信息。而常規的高頻信號注入法雖然能夠在靜止時獲得電機的轉子位置信息，但無法判斷電機的轉子極性，造成電機起動困難。

相關技術中，基于高頻信號注入的無位置傳感器控制，一般采用三種方法來辨識電機的轉子磁極信息：窄脈沖法、二次諧波法和磁路飽和效應引起的幅值變化法。但這些方法都是通過檢測高頻電流響應來進行轉子極性辨識，因此信噪比低，從而影響了轉子極性判斷的準確性。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種電機轉子極性的辨識方法，通過向電機的定子繞組注入高頻電壓激勵信號，并檢測電機的中性點零序電壓來辨識電機的轉子極性，由于信噪比高，辨識精度和魯棒性都得到了提高。

本發明的另一個目的在于提出一種電機轉子極性的辨識裝置。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出的一種電機轉子極性的辨識方法，包括以下步驟：向電機的定子繞組注入高頻電壓激勵信號，并檢測所述定子繞組的中性點零序電壓；根據所述中性點零序電壓辨識所述電機的轉子極性。

根據本發明實施例的電機轉子極性的辨識方法，利用電機的飽和特性，通過向電機的定子繞組注入高頻電壓激勵信號，并檢測定子繞組的中性點零序電壓來辨識電機的轉子極性，由于檢測的是電機的中性點零序電壓信號，因此，信噪比高，提高了辨識的準確性，辨識精度和魯棒性都得到了很大的提高。此外，還無需采用位置傳感器，大大降低了系統的成本。

根據本發明的一個實施例，所述高頻電壓激勵信號為高頻旋轉的電壓信號，其中，向電機的定子繞組注入高頻電壓激勵信號具體為：在靜止坐標系下，向所述電機的定子繞組注入所述高頻旋轉的電壓信號。

根據本發明的一個實施例，所述高頻旋轉的電壓信號通過以下公式表達：

其中，U為所述高頻旋轉的電壓信號的幅值，ω_h為所述高頻旋轉的電壓信號的頻率。

并且，所述中性點零序電壓根據以下公式得到：

其中，U_RN為所述中性點零序電壓，L₀為所述電機的每相繞組的基波電感，L₂為所述每相繞組的二次諧波電感，θ_e為所述電機的轉子角度。

根據本發明的另一個實施例，所述高頻電壓激勵信號為高頻脈振電壓信號，其中，向電機的定子繞組注入高頻電壓激勵信號具體為：在旋轉坐標系下，向所述電機的定子繞組注入所述高頻脈振電壓信號，其中，所述旋轉坐標系的速度是電機轉子估算速度的兩倍，所述旋轉坐標系的旋轉方向與所述電機的轉子旋轉方向相反。

并且，所述高頻脈振電壓信號通過以下公式表達：

其中，U為所述高頻脈振電壓信號的幅值，ω_h為所述高頻脈振電壓信號的頻率，為所述電機的轉子估算角度。

并且，所述中性點零序電壓根據以下公式得到：

其中，U_RN為所述中性點零序電壓，L₀為所述電機的每相繞組的基波電感，L₂為所述每相繞組的二次諧波電感，θ_e為所述電機的轉子角度，為所述電機的轉子估算角度，Δθ為所述轉子角度與所述轉子估算角度之差。

根據本發明的一個實施例，根據所述中性點零序電壓辨識所述電機的轉子極性，具體包括：對所述中性點零序電壓進行信號處理以獲得零序電壓處理信號；檢測所述零序電壓處理信號隨磁路飽和以產生的幅值變化情況；根據所述零序電壓處理信號的幅值變化情況辨識所述電機的轉子極性。

根據本發明的還一個實施例，根據所述高頻旋轉的電壓信號和所述電機的三相電感獲得所述中性點零序電壓的二次諧波分量，其中，所述中性點零序電壓的二次諧波分量根據以下公式表達：

U_{RN_2nd}≈ksin(2ω_ht+θ_e)