[發(fā)明專利]三相永磁同步電機的初始位置辨識方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110185920.5
• 申請日: 2021-02-12
• 公開（公告）號: CN113014173A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦嶺
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州微秦科技有限公司
• 主分類號: H02P21/32
• 分類號: H02P21/32;H02P21/18;H02P25/022
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 何碧珩

本發(fā)明提供一種三相永磁同步電機的初始位置辨識方法，包括以下步驟：在三相永磁同步電機啟動瞬間發(fā)射適中頻率的空間矢量脈寬調(diào)制，使三相永磁同步電機保持靜止?fàn)顟B(tài)；根據(jù)空間矢量脈寬調(diào)制的命令角度，在開環(huán)的基礎(chǔ)上實時進行Park變換，獲得iq或id波形圖；根據(jù)iq或id波形圖的特殊值，獲取三相永磁同步電機的轉(zhuǎn)子特定位置，從而確定三相永磁同步電機的初始位置。本發(fā)明直接根據(jù)波形的特殊值，就可以判定電機的初始位置，使得判定方法簡單快速；本發(fā)明注入的正弦波信號，對電機的轉(zhuǎn)動也有制動作用，適用于不同的電機初始狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及永磁同步電機控制領(lǐng)域，具體涉及一種電機的初始位置辨識的方法。

背景技術(shù)

無速度或位置傳感器的永磁同步電機是當(dāng)前永磁同步電機研究的一個熱點，是永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之一，具有潛在的競爭優(yōu)勢，但無速度或位置傳感器的三相永磁同步電機和無刷直流電機的初始位置辨識也是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的難點。現(xiàn)有技術(shù)中，對于無速度或位置傳感器的電機位置判斷的技術(shù)主要分為兩類：第一類是在啟動的瞬間，注入脈沖序列，根據(jù)永磁電機的磁路飽和特性以及交直軸的磁阻不一致，而辨識電機的初始位置；第二類是采用高頻注入的方案，根據(jù)電機的阻抗特性在高頻時電阻的影響越來越小，電機的電感特性差異會顯得很突出；例如中國專利CN102843091B公開了一種永磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置的判斷方法，首先利用脈振高頻電壓注入法得到初次估計的轉(zhuǎn)子位置，然后在初次估計的交軸上注入一個正方向擾動信號，再估計轉(zhuǎn)子位置，根據(jù)估計得到的轉(zhuǎn)速方向判斷磁極極性，得到電機轉(zhuǎn)子初始位置；

上述兩種類型的判斷方法雖然實踐中已有不少運用，但仍存在一些缺陷，例如注入脈沖序列的方式，其優(yōu)點是辨識時間短也相對準(zhǔn)確，但辨識的整個過程中電機必須靜止不動，少許的擾動都會影響最終的位置準(zhǔn)確性，特別是磁場極性（N/S極的判斷）本身是磁路飽和來進行的，非常受電機擾動的干擾而做出誤判，并且，辨識過程中會有一個明顯的噪音，此外注入脈沖系列本身容易對電機位置產(chǎn)生移動。相應(yīng)地，高頻注入可以解決上述問題能夠?qū)崿F(xiàn)在線辨識，但辨識時間長、效率低、精度差，而且會產(chǎn)生高頻噪音，啟動力矩也小，注入的信號中很大部分注定用來辨識位置，而無法做功。

現(xiàn)有技術(shù)中也有一些其他的尋求方式，例如中國專利文獻CN105958876A公開了永磁同步電機任意初始位置尋找方法，將電機三相線與逆變電路連接，根據(jù)電機負(fù)載狀況和永磁同步電機旋轉(zhuǎn)原理給定轉(zhuǎn)矩T*；T*送入扭矩仲裁模塊并滿足電壓方程式將上述公式化解為矩仲裁模塊輸出直軸電壓ud*＝0和交軸電壓uq*＝K×Udc；獲取矢量變換角度θ；將得到的ud*和uq*和S5中提到的θ經(jīng)過克拉克反變換和帕克反變換后送入空間矢量脈寬調(diào)制SVPWM得到各自功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)最后經(jīng)過逆變電路驅(qū)動電機motor達到初始位置定位的要求，但上述方案需要外接輔助電路并且需要啟動電機，適用于電機在運行過程中的位置檢測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種永磁同步電機的初始位置辨識方法，不需要注入高頻脈沖或者脈沖序列也能夠準(zhǔn)確實現(xiàn)電機初始位置的判斷。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

三相永磁同步電機的初始位置辨識方法，包括以下步驟：

（1）在三相永磁同步電機啟動瞬間發(fā)送適中頻率的空間矢量脈寬調(diào)制，使三相永磁同步電機保持靜止?fàn)顟B(tài)；

（2）根據(jù)空間矢量脈寬調(diào)制的命令角度，在開環(huán)角度的基礎(chǔ)上實時進行Park變換，獲得iq或id波形圖；

（3）根據(jù)iq或id波形圖的特殊值，獲取三相永磁同步電機的轉(zhuǎn)子特定位置，從而確定三相永磁同步電機的初始位置。

進一步地，所述空間矢量脈寬調(diào)制的正弦電壓信號幅值滿足能夠使所述三相永磁同步電機在啟動瞬間的堵轉(zhuǎn)電流接近電機的額定電流。

進一步地，所述空間矢量脈寬調(diào)制的正弦電壓信號頻率滿足能夠使所述三相永磁同步電機在啟動瞬間能保持靜止?fàn)顟B(tài)。