[發(fā)明專利]一種表貼式永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710434828.1
• 申請日: 2017-06-10
• 公開（公告）號: CN107046384B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉剛;張海峰;韓邦成;鄭世強;宋欣達(dá)
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18;H02P21/32;H02P21/18
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明;顧煒

本發(fā)明公開了一種表貼式永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置檢測方法，該方法在傳統(tǒng)脈振高頻電流注入法的基礎(chǔ)上，引入了虛擬高速旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系，并在此坐標(biāo)系的直軸注入高頻電流信號。然后通過對高頻電壓響應(yīng)信號調(diào)制、濾波，得出電機轉(zhuǎn)子的初次估計位置。最后對初次估計位置進行磁極補償，得到最終的轉(zhuǎn)子位置。相較于傳統(tǒng)的高頻信號注入法，省去了PI控制器，縮短了收斂時間，簡化了磁極補償過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機控制領(lǐng)域，尤其涉及一種表貼式永磁同步電機零速和低速下的轉(zhuǎn)子位置檢測方法。

背景技術(shù)

內(nèi)埋式永磁同步電機零速和低速下的無傳感器位置檢測方法主要基于電機的凸極效應(yīng)，常見的有電感測量法、諧波成分分析法和旋轉(zhuǎn)高頻信號注入法。對于表貼式永磁同步電機，其凸極不明顯，用于內(nèi)埋式的永磁同步電機的無傳感器位置檢測方法不再適用。目前為止，表貼式永磁同步電機零速和低速的位置檢測方法主要為脈振高頻電壓注入法和脈振高頻電流注入法。

Ji Hoon Jang,Jung IkHa.Analysis of permanent magnet machine forsensorless control based on high frequency signal injection[J].IEEETransactions on Industry Applications,2004,40(6):1595－1604.提出使用脈振高頻電壓注入的方法實現(xiàn)對小凸極電機的轉(zhuǎn)子位置的檢測。其主要原理是在估計的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的直軸中注入高頻正弦電壓信號，經(jīng)CLARK反變換到靜止坐標(biāo)系中為脈振電壓信號。然后對交軸的高頻電流信號進行低通濾波，通過基于跟蹤觀測器的轉(zhuǎn)子位置估計方法或者基于PLL的轉(zhuǎn)子位置估計方法，實現(xiàn)估計位置對實際位置的跟蹤，進而得出轉(zhuǎn)子的位置。

劉穎，周波，馮瑛，趙承亮.基于脈振高頻電流注入SPMSM低速無位置傳感器控制[J].電工技術(shù)學(xué)報，2012,7(27):139-145.提出了一種基于脈振高頻電流注入的低速無位置傳感器控制的新方法。其原理是在估計的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系直軸上注入高頻正弦電流，通過檢測交軸電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出，獲得含有轉(zhuǎn)子位置估計誤差的信號，并對此進行適當(dāng)?shù)男盘柼幚淼玫焦烙嬣D(zhuǎn)子位置角，從而實現(xiàn)無位置傳感器控制。

脈振高頻電壓注入法和脈振高頻電流注入法都是基于位置跟蹤的方法，所以需要進行磁極判斷，用以修正檢測到的位置。對于磁極檢測的方法一般基于凸極效應(yīng)，通過二次注入正負(fù)的脈沖信號或者對電流進行積分的方法實現(xiàn)磁極的判斷。對于表貼式永磁同步電機，其凸極率較小，對檢測系統(tǒng)精度要求較高，檢測難度較大。

綜上，基于脈振高頻電壓注入的方法還是基于脈振高頻電流注入的方法都是直接在電機的同步參考坐標(biāo)系的直軸注入高頻信號，然后檢測它們對應(yīng)的電壓和電流響應(yīng)。這種注入策略要求估計的同步參考坐標(biāo)系實時跟蹤實際的同步參考坐標(biāo)系，即跟蹤誤差收斂到零。然而跟蹤誤差信號是周期的正弦信號，最終的誤差收斂位置可能為零，也可能π。為了辨別最終的收斂角度，還需要二次注入等方法輔助實現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁極的判斷，消除收斂角度的不確定性。。二次注入法大都基于直軸和交軸電感大小的差異對電壓脈沖響應(yīng)幅值和衰減時間的不同從而實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子磁極的判斷。對于表貼式永磁同步電機，直軸和交軸電感相差很小，對電壓脈沖的響應(yīng)也幾乎一樣，檢測難度比較大，一般適用于內(nèi)埋式凸極電機。表貼式永磁同步電機在低速下尚缺少一種簡單可靠的位置檢測方法。

發(fā)明內(nèi)容

對于表貼式永磁同步電機的無傳感器位置檢測，當(dāng)前技術(shù)中脈振電壓注入法和脈振電流注入法都是基于位置跟蹤的方法，該方法收斂時間較長，同時磁極判斷方法復(fù)雜。針對此問題，本發(fā)明提出一種表貼式永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置檢測方法，通過在虛擬高速旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的直軸注入高頻電流信號，通過對輸出的電壓信號進行檢測，直接得到轉(zhuǎn)子的初次估計位置。由于本發(fā)明的轉(zhuǎn)子位置檢測方法可以直接得出轉(zhuǎn)子的絕對位置，故磁極補償方法也較為簡單，只需要通過補償固定的磁極偏差。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種表貼式永磁同步電機轉(zhuǎn)子位置檢測方法，包含以下步驟：