[發(fā)明專(zhuān)利]一種永磁同步電機(jī)磁極極性辨識(shí)的可靠性?xún)?yōu)化方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010153885.4
• 申請(qǐng)日: 2020-03-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111277193B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫偉;鄭浩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02P21/14
• 分類(lèi)號(hào): H02P21/14;H02P21/18;H02P21/22;H02P21/28;H02P21/13;H02P21/34;H02P27/08;H02P25/024
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心 42201
• 代理人: 李智

本發(fā)明公開(kāi)了一種永磁同步電機(jī)磁極極性辨識(shí)的可靠性?xún)?yōu)化方法及系統(tǒng)，方法包括通過(guò)脈振高頻電壓信號(hào)注入法獲得轉(zhuǎn)子初始磁極位置信息，從永磁同步電機(jī)直軸的正反方向各注入一個(gè)脈沖電壓信號(hào)獲得直軸正反方向的電流采樣數(shù)據(jù)；基于電流采樣數(shù)據(jù)，對(duì)滑動(dòng)窗口的長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)定，對(duì)電流采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行特征值計(jì)算；從兩列特征值序列中選取比較值進(jìn)行特征值大小的比較，特征值大者為N極，特征值小者為S極。本發(fā)明提供的永磁同步電機(jī)磁極極性辨識(shí)的可靠性?xún)?yōu)化方法可以擴(kuò)大直軸正反方向電流脈沖峰值間的差額，基于永磁同步電機(jī)定子鐵芯磁飽和非線性原理，在電流諧波大的工況環(huán)境下，依然可以穩(wěn)定辨識(shí)出永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極極性，可靠性得到優(yōu)化和提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種永磁同步電機(jī)磁極極性辨識(shí)的可靠性?xún)?yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、體積小、質(zhì)量輕、效率高、功率因數(shù)高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、過(guò)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)。為了滿(mǎn)足高精度、高性能永磁同步電機(jī)交流傳動(dòng)的需要，轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制是必不可少的，轉(zhuǎn)速和位置反饋控制的實(shí)現(xiàn)，需要用測(cè)速發(fā)電機(jī)或光電碼盤(pán)來(lái)檢測(cè)反饋量和磁極位置。為了有效的提取電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置與速度，常用的方法是在轉(zhuǎn)子軸上安裝霍爾傳感器、軸編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等傳統(tǒng)的機(jī)械傳感器來(lái)獲得位置信息。但由于傳感器的安裝不僅帶來(lái)了系統(tǒng)成本增加和電機(jī)體積增大的不利影響，而且使控制系統(tǒng)更加復(fù)雜，降低了系統(tǒng)的可靠性和魯棒性，不易于工程實(shí)現(xiàn)，同時(shí)機(jī)械式傳感器的安裝和維護(hù)極易受工作環(huán)境的影響，限制了永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)在特殊場(chǎng)合的應(yīng)用。

基于傳統(tǒng)的機(jī)械式傳感器所帶來(lái)的缺陷，使得成本合理、性能良好的無(wú)速度傳感器交流調(diào)速系統(tǒng)成為近年來(lái)的一個(gè)熱門(mén)研究領(lǐng)域。在永磁同步電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子初始位置準(zhǔn)確檢測(cè)，是無(wú)位置傳感器永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)正常起動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵，可以避免電機(jī)起動(dòng)時(shí)不必要的反轉(zhuǎn)、起動(dòng)失敗現(xiàn)象的發(fā)生，并且能夠確保具有足夠的起動(dòng)輸出轉(zhuǎn)矩能力。轉(zhuǎn)子初始位置的檢測(cè)主要分為兩個(gè)步驟：第一步是執(zhí)行脈振高頻電壓信號(hào)注入法獲得轉(zhuǎn)子磁極位置信息，第二步是執(zhí)行脈沖電壓信號(hào)注入法獲取磁極極性信息，進(jìn)而獲得轉(zhuǎn)子直軸正方向的準(zhǔn)確位置信息，可將這兩種方法統(tǒng)稱(chēng)為組合信號(hào)注入法。

通過(guò)脈沖電壓信號(hào)注入法，可獲取直軸正反方向的電流采樣數(shù)據(jù)。基于定子鐵心磁飽和非線性原理，根據(jù)電流峰值的大小進(jìn)行比較，進(jìn)而進(jìn)行磁極極性辨識(shí)。該種方法在電流諧波的影響下，易發(fā)生磁極極性的誤判斷，進(jìn)而造成轉(zhuǎn)子啟動(dòng)時(shí)反轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)的磁極極性辨識(shí)方法的可靠性有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種永磁同步電機(jī)磁極極性辨識(shí)的可靠性?xún)?yōu)化方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置辨識(shí)過(guò)程中，存在磁極極性辨識(shí)可靠性低的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一方面，提供了一種永磁同步電機(jī)磁極極性辨識(shí)的可靠性?xún)?yōu)化方法，包括以下步驟：

S1.通過(guò)脈振高頻電壓信號(hào)注入法獲得轉(zhuǎn)子初始磁極位置信息，從永磁同步電機(jī)直軸的正反方向各注入一個(gè)脈沖電壓信號(hào)獲得直軸正反方向的電流采樣數(shù)據(jù)；

S2.基于電流采樣數(shù)據(jù)，對(duì)滑動(dòng)窗口的長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)定，對(duì)電流采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行特征值計(jì)算，得到兩列特征值序列；

S3.從兩列特征值序列中選取比較值進(jìn)行特征值大小的比較，特征值大者所代表的磁極方向?yàn)榇艠ON極，特征值小者所代表的磁極方向?yàn)镾極，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁極極性的判定。

優(yōu)選地，滑動(dòng)窗口的長(zhǎng)度設(shè)置為2R，即所述電流采樣數(shù)據(jù)在任一時(shí)刻的前R個(gè)采樣點(diǎn)和后R個(gè)采樣點(diǎn)。

優(yōu)選地，特征值的計(jì)算公式如下：