[發明專利]一種用于永磁同步電機轉子初始位置檢測方法

在審

• 申請號: 201810432264.2
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108574444A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 夏長亮;章明霞;王志強;張國政;李新旻;谷鑫
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: H02P21/32
• 分類號: H02P21/32
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

一種用于永磁同步電機轉子初始位置檢測方法，包括：建立永磁同步電機的離散數學模型；基于永磁同步電機的離散數學模型，在α?β軸注入高頻電壓，相應的在α?β軸得到高頻電流響應；基于高頻電流響應和轉子位置角之間的關系，計算得到轉子位置角；所述的轉子位置角是指電機的d軸和α軸之間的夾角；進行磁極判斷。本發明的方法簡單，并且不受高頻電壓的幅值和角頻率的影響。轉子初始位置角的平均檢測誤差近似為2.8°，誤差較小，精度高于編碼器的分辨精度，具有較好的應用價值。

技術領域

本發明涉及一種永磁同步電機。特別是涉及一種用于永磁同步電機進行無位置傳感器控制獲得轉子初始位置的用于永磁同步電機轉子初始位置檢測方法。

背景技術

永磁同步電機(Permanent magnet synchronous motor，PMSM)由于無需勵磁電流、體積輕便、運行效率和功率密度都很高，在工業領域尤其是數控機床、工業機器人、航空航天等領域得到越來越廣泛的應用。為了實現永磁同步電機高性能控制，需要精確檢測轉子初始位置，初始位置角判斷的準確性關系到電機能否順利起動、能否以最大轉矩起動以及帶載能力的問題，一直是工程技術界研究的熱點和難點問題之一。

近年來，對于永磁同步電機轉子初始位置檢測，國內外學者做出深入研究，提出了一些方法。其中比較有代表性的方法有電壓脈沖矢量注入法、高頻信號注入法等。通過向電機施加一系列相等幅值、不同方向的電壓脈沖，檢測并比較相應的定子電流來估算轉子的初始位置，是電壓脈沖注入法的基本思想。因此可以通過檢測電流的變化來獲得轉子的初始位置，理論上誤差較小。但這種方法也存在一定問題，電壓矢量的幅值和作用時間過大或過小都會影響轉子初始位置檢測的準確性。針對以上問題，需要對控制方法進行改進，使得對于轉子初始位置的檢測更加準確。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種用于永磁同步電機轉子初始位置檢測方法。

本發明所采用的技術方案是：一種用于永磁同步電機轉子初始位置檢測方法，包括如下步驟：

1)建立永磁同步電機的離散數學模型：包括永磁同步電機在d-q軸坐標系和A-B-C坐標系以及α-β靜止坐標系下的磁鏈方程和電壓方程，以及永磁同步電機的運動方程；所述的d-q軸是電機兩相旋轉坐標系；

2)基于永磁同步電機的離散數學模型，在α-β軸注入高頻電壓，相應的在α-β軸得到高頻電流響應；即，在α-β軸注入高頻電壓u_α和u_β，令u_α＝u_β＝U_mcosω_ht得高頻電流響應，由電流響應的幅值經過低通濾波減去直流偏置分量后得到包含轉子位置信息的電流表達式；其中，α-β軸是電機的兩相靜止坐標系；U_m表示注入高頻電壓幅值，u_α、u_β表示注入高頻電壓在α-β軸上電壓分量，ω_h表示注入高頻電壓信號的角頻率；

3)基于高頻電流響應和轉子位置角θ之間的關系，計算得到轉子位置角θ；所述的轉子位置角θ是指電機的d軸和α軸之間的夾角；

4)進行磁極判斷。

步驟1)中：

所述的d-q軸坐標系下的磁鏈方程為

式中，ψ_d、ψ_q分別為電機的d、q軸磁鏈分量，L_d、L_q為電機的d、q軸電感，ψ_f為電機的永磁體過定子繞組的磁鏈，i_d、i_q分別為d、q軸電流；

所述的d-q軸坐標系下的電壓方程為