[發明專利]基于無濾波器的永磁同步電機轉子初始位置辨識方法

有效

• 申請號: 201910070690.0
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109802618B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 闞志忠;劉利;于安博;張純江;馬月波
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H02P21/32
• 分類號: H02P21/32;H02P21/18
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 曹珂瓊

1.一種基于無濾波器的永磁同步電機轉子初始位置辨識方法，其特征在于，向電機定子繞組中注入高頻脈振信號，采樣得到三相繞組電流i_a，i_b，i_c，對三相繞組電流進行坐標變換和信號處理，得到轉子位置初次辨識結果對磁極極性進行辨識，利用辨識結果進行極性補償，得到電機轉子的初始位置具體包括以下步驟：

步驟1，永磁同步電機在估計坐標系中的估計直軸和估計交軸注入高頻脈振電壓信號，如下式所示：

其中V_h為高頻脈振信號電壓幅值，ω_h為信號頻率，t為注入高頻信號時間；

步驟2，將采樣得到的三相定子繞組電流i_a，i_b，i_c變換到估計坐標系中，得到估計直軸電流和估計交軸電流其中估計直軸與直軸a的角度差為

獲取估計坐標系響應電流和包括以下步驟：

步驟2.1，將三相定子繞組電流i_a，i_b，i_c變換到估計坐標系變換表達式如下：

步驟3，將估計坐標系電流和進行運算，通過鎖相環得到轉子位置初次估計值所述轉子位置初次估計值獲取方法分為以下步驟：

步驟3.1，根據估計直軸電流和估計交軸電流對估計坐標系電流進行處理，利用估計直軸的電流信號去除估計交軸電流信號得到轉子位置誤差信號f_Δθ，具體方法如下：

其中k為轉子位置誤差信號的幅值，Δθ為轉子實際位置θ與轉子位置初次辨識值之差，即

步驟3.2，將轉子位置誤差信號f_Δθ作為PI調節器的輸入，PI調節器表示如下：

其中，s為拉普拉斯算子，k_p為比例項系數，k_i為積分項系數；

步驟3.3，調節k_p和k_i，使轉子位置誤差信號f_Δθ收斂到0，PI調節器的輸出為電機轉速估計值；

步驟3.4，將電機轉速估計值作為積分器的輸入，積分器表示為：

步驟3.5，積分器的輸出即為轉子位置初次估計值

步驟4，利用磁路飽和效應對轉子N極和S極磁極極性進行辨識，對轉子位置初次估計值進行磁極補償，獲得電機轉子的初始位置辨識值

所述的利用磁路飽和效應對轉子N極和S極磁極極性進行辨識方法包括以下步驟：

步驟4.1，向轉子位置初次辨識值方向注入直流偏置信號和高頻脈振信號的混合信號；

步驟4.2，由高頻響應電流幅值計算電感值計算表達式如下：

步驟4.3，向轉子位置初次辨識值方向的反方向注入直流偏置信號和高頻脈振信號的混合信號；

步驟4.4，由高頻響應電流幅值計算電感值表達式與步驟4.2中相同；

步驟4.5，通過兩次計算的電感值判斷磁極極性，如果則不需極性補償，如果則需要對磁極極性進行π角度補償。

2.根據權利要求1所述的無濾波器的永磁同步電機轉子初始位置辨識方法，其特征在于，所述步驟1中注入的所述高頻脈振電壓信號時的估計直軸的位置是隨機的，并設定估計直軸初始位置為0°。

3.根據權利要求2所述的無濾波器的永磁同步電機轉子初始位置辨識方法，其特征在于，所述步驟1中注入的高頻脈振信號的幅值為60V，頻率為400Hz。

4.根據權利要求1所述的無濾波器的永磁同步電機轉子初始位置辨識方法，其特征在于，所述步驟2.1中坐標變換利用的角度為轉子位置初次估計值并且在初次計算時，其值為0°。

5.根據權利要求1所述的無濾波器的永磁同步電機轉子初始位置辨識方法，其特征在于，所述步驟4.1和4.3中，注入的直流偏置信號通過設定d軸電流給定值i_d實現，其值為20A。

6.根據權利要求5所述的無濾波器的永磁同步電機轉子初始位置辨識方法，其特征在于，所述步驟4.1和4.3中，注入的高頻脈振信號的幅值為30V，頻率為400Hz。