[發(fā)明專(zhuān)利]基于無(wú)濾波器的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置辨識(shí)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910070690.0
• 申請(qǐng)日: 2019-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109802618B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 闞志忠;劉利;于安博;張純江;馬月波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02P21/32
• 分類(lèi)號(hào): H02P21/32;H02P21/18
• 代理公司: 北京孚睿灣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11474
• 代理人: 曹珂瓊

本發(fā)明涉及一種無(wú)濾波器的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置辨識(shí)方法，屬于電機(jī)控制領(lǐng)域。為了解決現(xiàn)有的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置辨識(shí)過(guò)程中存在的精度低、辨識(shí)結(jié)果受注入信號(hào)幅值和頻率影響和濾波器對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響的問(wèn)題。本發(fā)明方法是向電機(jī)定子繞組中注入高頻脈振信號(hào)，對(duì)響應(yīng)電流經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換和信號(hào)處理得到位置偏差信號(hào)，對(duì)位置偏差信號(hào)進(jìn)行鎖相得到轉(zhuǎn)子位置初次辨識(shí)結(jié)果通過(guò)磁路飽和效應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)子N、S磁極極性進(jìn)行辨識(shí)，得到轉(zhuǎn)子初始位置辨識(shí)值。辨識(shí)過(guò)程中去除了濾波器的使用，能夠有效抑制濾波器對(duì)系統(tǒng)帶寬和穩(wěn)定性的影響，去除注入信號(hào)的幅值和頻率對(duì)辨識(shí)精度的影響，算法簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，特別是涉及一種無(wú)濾波器的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置辨識(shí)方法。

背景技術(shù)

永磁電機(jī)由于不具有自啟動(dòng)能力，在啟動(dòng)時(shí)需要獲得有效的轉(zhuǎn)子初始位置，在初始位置不準(zhǔn)確時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電機(jī)無(wú)法以最大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)，甚至“反轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，從而造成啟動(dòng)失敗。因此，精確地對(duì)初始位置進(jìn)行辨識(shí)是永磁同步電機(jī)正常啟動(dòng)的關(guān)鍵。

目前轉(zhuǎn)子初始位置辨識(shí)方法可分為旋轉(zhuǎn)辨識(shí)方法和靜止辨識(shí)方法兩種。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN 108683371 A于2018年10月19日公布的《轉(zhuǎn)子磁極初始位置辨識(shí)方法、裝置、系統(tǒng)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備》，采用旋轉(zhuǎn)辨識(shí)方法，具體步驟是向電機(jī)繞組中注入低頻電壓脈沖信號(hào)，對(duì)采集的正序峰值電流及負(fù)序峰值電流進(jìn)行計(jì)算，得到轉(zhuǎn)子磁極初始位置。該方法的缺點(diǎn)是：辨識(shí)過(guò)程中電機(jī)需要轉(zhuǎn)動(dòng)，限制了其使用領(lǐng)域；信號(hào)注入及響應(yīng)電流處理過(guò)程復(fù)雜，實(shí)用性差。

為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置靜止?fàn)顟B(tài)辨識(shí)，有學(xué)者提出高頻信號(hào)注入方法，利用電機(jī)結(jié)構(gòu)凸極特性或飽和凸極特性進(jìn)行初始位置辨識(shí)。

高頻信號(hào)注入法是向電機(jī)定子繞組中注入高頻信號(hào)，通過(guò)對(duì)高頻電流響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理得到轉(zhuǎn)子位置信息。傳統(tǒng)方法中分離高頻信號(hào)多采用濾波器對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行濾波，如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN 106374805 A于2017年2月1日公開(kāi)的《永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)初始位置辨識(shí)方法及裝置》提出的方法是向電機(jī)繞組中注入高頻旋轉(zhuǎn)信號(hào)，對(duì)采樣的電流進(jìn)行帯通濾波，提取高頻電流分量中的負(fù)序分量，通過(guò)反正切算法得到高頻注入位置估計(jì)值。使用濾波器分離高頻信號(hào)方法的缺點(diǎn)是，由于濾波環(huán)節(jié)的存在，會(huì)影響系統(tǒng)帶寬，且高階濾波器的使用會(huì)過(guò)多占用系統(tǒng)資源，工程實(shí)用性差。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)濾波環(huán)節(jié)對(duì)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置辨識(shí)過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)性能差、辨識(shí)結(jié)果易受注入信號(hào)影響等問(wèn)題，本發(fā)明提出了無(wú)濾波器的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置辨識(shí)方法，向電機(jī)定子繞組中注入高頻脈振信號(hào)，對(duì)響應(yīng)電流經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換和信號(hào)處理得到位置偏差信號(hào)，對(duì)位置偏差信號(hào)進(jìn)行鎖相得到轉(zhuǎn)子位置初次辨識(shí)結(jié)果

本發(fā)明的技術(shù)方案涉及一種無(wú)濾波器的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置辨識(shí)方法，向電機(jī)定子繞組中注入高頻脈振信號(hào)，采樣得到三相繞組電流i_a，i_b，i_c，對(duì)三相繞組電流進(jìn)行坐標(biāo)變換和信號(hào)處理，得到轉(zhuǎn)子位置初次辨識(shí)結(jié)果對(duì)磁極極性進(jìn)行辨識(shí)，利用辨識(shí)結(jié)果進(jìn)行極性補(bǔ)償，得到電機(jī)轉(zhuǎn)子的初始位置具體包括以下步驟：

步驟1，永磁同步電機(jī)在估計(jì)坐標(biāo)系中的估計(jì)直軸和估計(jì)交軸注入高頻脈振電壓信號(hào)，如下式所示：

其中V_h為高頻脈振信號(hào)電壓幅值，ω_h為信號(hào)頻率，t為注入高頻信號(hào)時(shí)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(jì)坐標(biāo)系中，得到估計(jì)直軸電流和估計(jì)交軸電流其中估計(jì)直軸與直軸a的角度差為

步驟3，將估計(jì)坐標(biāo)系電流和進(jìn)行運(yùn)算，通過(guò)鎖相環(huán)得到轉(zhuǎn)子位置初次估計(jì)值以及步驟4，利用磁路飽和效應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)子N極和S極磁極極性進(jìn)行辨識(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)子位置初次估計(jì)值進(jìn)行磁極補(bǔ)償，獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子的初始位置辨識(shí)值