[發明專利]永磁同步電機的直軸判斷方法

在審

• 申請號: 201810483907.6
• 申請日: 2018-05-19
• 公開（公告）號: CN110504882A
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 徐波;袁健;楊燁
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/32
• 代理公司: 32203 南京理工大學專利中心
• 代理人: 王瑋<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種永磁同步電機的直軸判斷方法，采用脈振高頻電流注入法構建轉子閉環系統，獲取直軸電壓響應；記錄直軸電壓響應在注入電流信號相位為時的幅值；比較兩個幅值大小，判斷直軸正方向，得到直軸正方向判斷后的補償值。本發明在判斷直軸正方向過程中，注入的電流始終為正弦高頻信號，無需注入正負脈沖等其它形式的信號，簡化估計過程；對電機運行無影響，結構簡單，可靠性高，降低操作的復雜性，簡化初始位置估計過程。

技術領域

本發明涉及電機領域，特別是一種永磁同步電機的直軸正方向判斷方法。

背景技術

正常情況下，由于表貼式永磁同步電機轉子結構設計的獨特性，導致它的轉子不存在結構上的凸極性，這對旋轉高頻信號注入法的應用帶來了限制。但當人為利用逆變電路在兩相同步旋轉坐標系中，在電機的基波中注入高頻正弦信號后，此時表貼式永磁同步電機的直軸磁路發生變化，以致電機的交、直軸電感不再相等，這種現象被稱之為定子電感的非線性飽和特性。同時由于電機轉子是靜止的，無法通過檢測電機反電勢來估計轉子初始位置。

劉穎,周波,李帥,等.轉子磁鋼表貼式永磁同步電機轉子初始位置檢測[J].中國電機工程學報,2011,31(18):48-54.在估計轉子同步旋轉坐標系的直軸注入高頻正弦電壓信號，檢測交軸高頻電流響應并建立位置估計閉環得到轉子位置的初次估計值。再在估計的直軸方向注入正負電壓脈沖，利用正負電流作用下直軸等效時間常數的不同判斷直軸正方向，這類方法在初始位置估計全過程中需注入兩種類型的信號，實現比較復雜。磁極正方向判斷過程需要注入正負電壓脈沖再比較電流響應衰減到0所用的時間，這也需要花費一定的時間。劉穎,周波,趙承亮,等.基于脈振高頻電流注入SPMSM低速無位置傳感器控制[J].中國電工技術學報,2012,7(27):139-145.首次采用脈振高頻電流注入法實現SPMSM轉子位置估計，但是沒有提及如何對直軸正方向進行判斷。

根據現有文獻查閱的情況，目前還沒有文章專門針對脈振高頻電流注入法中的直軸正方向判斷展開研究。

發明內容

本發明針對永磁同步電機結構復雜的特點，在高頻電流注入的方法下，提出了一種永磁同步電機的直軸判斷方法，無需注入正負脈沖等其它形式的信號，簡化估計過程；對電機運行無影響，結構簡單，可靠性高，降低操作的復雜性，簡化初始位置估計過程。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種永磁同步電機的直軸判斷方法，包括如下步驟：

步驟一、采用脈振高頻電流注入法構建轉子閉環系統，獲取直軸電壓響應；

步驟二、記錄直軸電壓響應在注入電流信號相位為π/2、3π/2時的幅值；

步驟三、比較兩個幅值大小，判斷直軸正方向，得到直軸正方向判斷后的補償值。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：

(1)本發明在判斷直軸正方向過程中，注入的電流始終為正弦高頻信號，無需注入正負脈沖等其它形式的信號，簡化了估計過程；

(2)由于不用注入正負脈沖電壓，減少了轉子初始位置估計的時間，同時因不需要檢測響應電流信號的峰值，所以對采樣電路的精度要求不是很高，減少硬件成本。

(3)本發明記錄d軸電壓響應在注入電流信號相位為π/2和3π/2時的電壓幅值，通過比較幅值大小判斷d軸正方向，該過程在一個注入電流信號的周期內即可完成，縮短了d軸正方向判斷過程所需時間。

(4)本發明d軸判斷方法非常適合高頻電流注入法，對電機運行無影響，結構簡單，可靠性高，降低了操作的復雜性，簡化了初始位置估計過程。

附圖說明

圖1為直軸正方向判斷的信號提取與調制過程的原理框圖。

圖2為表貼式永磁同步電機轉子基于高頻電流注入法的轉子閉環控制框圖。