[發(fā)明專利]多相永磁同步電機的轉(zhuǎn)子初始位置角檢測方法及檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110484532.7
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113037172B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉自程;石松;蔣棟
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H02P21/32
• 分類號: H02P21/32;H02P21/18;H02P6/16;H02P25/022
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 夏倩;李智

本發(fā)明公開了一種多相永磁同步電機的轉(zhuǎn)子初始位置角檢測方法及檢測裝置，屬于電機控制領(lǐng)域，包括：依次懸空兩套三相繞組對應(yīng)的一相繞組，并施加大小相等、方向相反的電壓脈沖矢量，記錄對應(yīng)的響應(yīng)電流；根據(jù)每套三相繞組的響應(yīng)電流數(shù)據(jù)分別計算轉(zhuǎn)子磁極軸向角度θ_e1和θ_e2，將θ_e1、θ_e2或者θ_e＝(θ_e1+θ_e2)/2作為初判角θ_e，并從12個候選電壓脈沖矢量中篩選出離θ_e方向和離θ_e+π方向最近的兩個；向兩套三相繞組中分別施加篩選出的兩個候選電壓脈沖矢量并記錄響應(yīng)電流峰值和交換兩套三相繞組中施加的候選電壓脈沖矢量并記錄響應(yīng)電流峰值和若且則判定轉(zhuǎn)子初始位置角為θ_e；若且則判定轉(zhuǎn)子初始位置角為θ_e+π。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種多相永磁同步電機的轉(zhuǎn)子初始位置角檢測方法及檢測裝置。

背景技術(shù)

永磁同步電機具有功率因數(shù)高、過載能力強以及輸出轉(zhuǎn)矩能力強等特點，在工業(yè)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。而永磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置檢測是永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)中必不可少的環(huán)節(jié)。準確的檢測出轉(zhuǎn)子初始位置對于永磁同步電機順利啟動以及實現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩運行有重要意義。若檢測誤差過大會降低電機的啟動性能，甚至導(dǎo)致電機啟動失敗或者發(fā)生電機反轉(zhuǎn)。因此，永磁同步電機的轉(zhuǎn)子初始位置檢測一直是工程技術(shù)界研究的熱點和難題之一。

目前永磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法主要有以下四種：1)預(yù)定位置法，2)高頻信號注入法，3)電壓空間矢量法，4)電壓脈沖注入法。

預(yù)定位置法是通過向電機定子施加一個固定方向的電壓矢量，將轉(zhuǎn)子定位到電壓矢量的方向，于是轉(zhuǎn)子的初始位置就是該矢量方向。該方法的精度受負載影響較大，而且需要轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，不適用某些要求在定位時轉(zhuǎn)子保持靜止的場合。

高頻信號注入法主要應(yīng)用于永磁同步電機在零速和低速時無位置傳感器控制中，也可用于轉(zhuǎn)子初始位置檢測，其原理是向電機中注入特定的高頻電壓信號，接著從定子電流中提取出高頻響應(yīng)電流，然后再利用該電流確定轉(zhuǎn)子的初始位置。該方法算法較為復(fù)雜，并且參數(shù)調(diào)節(jié)困難。

電壓空間矢量法是通過向電機中注入幅值相同、方向不同的一系列電壓矢量，檢測并比較響應(yīng)電流的大小來確定轉(zhuǎn)子的初始位置。該方法需要找出大小合適的電壓矢量，不能太大，不然電機可能會發(fā)生轉(zhuǎn)動，造成轉(zhuǎn)子初始位置檢測失敗，也不能太小，否則響應(yīng)電流較小，信噪比低，影響轉(zhuǎn)子初始位置的檢測精度；而且如果想得到準確的轉(zhuǎn)子初始位置，就需要施加多個不同方向的電壓矢量，檢測過程較為復(fù)雜。

電壓脈沖注入法是向三相繞組中的兩相注入電壓脈沖，由響應(yīng)電流計算出線電感，再結(jié)合電機線電感與轉(zhuǎn)子位置角的函數(shù)關(guān)系，估算出轉(zhuǎn)子的初始位置。該方法同樣存在需要事先找出合適大小的電壓脈沖的問題。

相比于預(yù)定位置法和高頻信號注入法，電壓空間矢量法和電壓脈沖注入法的應(yīng)用更為廣泛，但是，這兩種方法都需要對于注入電壓的大小有嚴格的要求，若太小，則容易受干擾影響，檢測精度得不到保證，若太大，則電機轉(zhuǎn)子可能轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致檢測失敗。如何確定合適的電壓脈沖大小，往往需要反復(fù)嘗試，及其復(fù)雜，而且在電機參數(shù)發(fā)生變化時，往往需要重新確定合適的電壓脈沖大小。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和改進需求，本發(fā)明提供了一種多相永磁同步電機的轉(zhuǎn)子初始位置角檢測方法及檢測裝置，其目的在于，有效解決傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子初始位置角檢測方法在注入電壓脈沖過大時因電機出現(xiàn)振動而引起轉(zhuǎn)子初始位置檢測精度不高甚至檢測失敗，在注入電壓脈沖過小時檢測精度低的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種多相永磁同步電機的轉(zhuǎn)子初始位置角檢測方法，多相永磁同步電機中包含N套三相繞組，N≥2；轉(zhuǎn)子初始位置角檢測方法包括如下步驟：