[發(fā)明專利]基于位置控制的永磁同步電機(jī)高可靠性啟動(dòng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210174702.6
• 申請(qǐng)日: 2022-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114362623B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張迪;何德管
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海衡魯汽車科技有限公司
• 主分類號(hào): H02P21/18
• 分類號(hào): H02P21/18;H02P21/34;H02P6/15;H02P6/20
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公布基于位置控制的永磁同步電機(jī)高可靠性啟動(dòng)方法，用于解決電機(jī)零速到低速的啟動(dòng)可靠性以及啟動(dòng)過(guò)程丟步問(wèn)題。啟動(dòng)過(guò)程分為兩個(gè)階段：外同步階段和過(guò)渡同步階段，總共執(zhí)行32次換相；外同步階段，固定時(shí)長(zhǎng)加速換相，預(yù)先加速轉(zhuǎn)子，此階段總共14次換相。其中第14次換相為固定時(shí)長(zhǎng)的換相過(guò)程。過(guò)渡同步階段，根據(jù)過(guò)零信號(hào)換相，此階段總共18次換相；根據(jù)相電壓與母線電壓1/2的關(guān)系，判定每一相過(guò)零信號(hào)的真實(shí)性。其中第15次換相過(guò)零信號(hào)的零點(diǎn)類型是上升沿。本發(fā)明基于反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零的六步換相控制策略，對(duì)MCU的性能要求低。開(kāi)環(huán)啟動(dòng)到成功切入閉環(huán)過(guò)程，換相次數(shù)可控，不丟步，位置推導(dǎo)計(jì)算準(zhǔn)確，啟動(dòng)可靠性好，誤觸發(fā)堵轉(zhuǎn)故障概率低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及永磁電機(jī)同步啟動(dòng)方法，尤其是基于位置控制的永磁同步電機(jī)高可靠性啟動(dòng)方法。

背景技術(shù)

目前，無(wú)位置傳感器控制技術(shù)運(yùn)用到永磁同步電機(jī)矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，在中、高速段已能較好地運(yùn)行。但是，在低速段尤其是起動(dòng)時(shí)性能下降較大，控制精度不高。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)和現(xiàn)有技術(shù)，永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制技術(shù)大致可以分為兩大類：一類適用于中、高速，另一類適用于零速和低速。

中、高速的控制方法大多基于電機(jī)基波模型，直接或間接從反電勢(shì)中獲取轉(zhuǎn)子位置信息，相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。但在零速和低速時(shí)反電勢(shì)信號(hào)較小不易檢測(cè)，特別是當(dāng)電機(jī)靜止時(shí)反電勢(shì)為零，難以從反電勢(shì)中獲得轉(zhuǎn)子位置。因此，零速和低速無(wú)位置傳感器控制技術(shù)是研究的關(guān)鍵與難點(diǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)缺陷和不足：

開(kāi)環(huán)起動(dòng)方法較為傳統(tǒng)，這種起動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，一般為基于六步換相的三段式啟動(dòng)。預(yù)定位時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，外同步加速時(shí)容易造成失步現(xiàn)象，外同步加速完成以后在切入閉環(huán)過(guò)程中換相次數(shù)不確定，也容易出現(xiàn)丟步，當(dāng)無(wú)法正確切入閉環(huán)時(shí)，母線電流波動(dòng)較大，容易誤觸發(fā)堵轉(zhuǎn)故障。

位置控制模式下，位置增量是由電機(jī)換相步數(shù)累計(jì)推導(dǎo)得出，為了保證位置控制的精度，無(wú)感啟動(dòng)需要準(zhǔn)確控制開(kāi)環(huán)啟動(dòng)過(guò)程的定子換相步數(shù)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)際角度的一致性。

啟動(dòng)失敗或者開(kāi)環(huán)啟動(dòng)過(guò)程存在丟步，通過(guò)換相次數(shù)推算位置增量會(huì)產(chǎn)生偏差，位置控制一般存在頻繁啟停，多次啟動(dòng)誤差累積就會(huì)造成位置誤差過(guò)大問(wèn)題，導(dǎo)致位置控制失效。

此時(shí)位置控制要求啟動(dòng)過(guò)程不能存在丟步并且啟動(dòng)過(guò)程步數(shù)確定，并且啟動(dòng)失敗率極低。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種永磁同步電機(jī)啟動(dòng)的方式，實(shí)現(xiàn)高精度的位置控制，解決電機(jī)零速到低速的啟動(dòng)可靠性以及啟動(dòng)過(guò)程丟步問(wèn)題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

基于位置控制的永磁同步電機(jī)高可靠性啟動(dòng)方法，電機(jī)控制基于反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零的六步換相策略，采用軟件驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)開(kāi)環(huán)啟動(dòng)方式，反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零信號(hào)是由軟件通過(guò)AD采樣的UVW三相端電壓與Bus_voltage/2比較得出。

啟動(dòng)過(guò)程分為兩個(gè)階段：外同步階段和過(guò)渡同步階段，這兩個(gè)階段總共執(zhí)行32次換相。

外同步階段，固定時(shí)長(zhǎng)加速換相，預(yù)先加速轉(zhuǎn)子，此階段總共14次換相。

第14次換相超時(shí)時(shí)間為第13次換相的1/4，此相為固定時(shí)長(zhǎng)的換相過(guò)程，加速換相，讓定子磁動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)夾角由180°縮小，最后保證定轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)矢量夾角保持在60°~120°范圍內(nèi)。

過(guò)渡同步階段，此階段有明顯的反電動(dòng)勢(shì)，讀取過(guò)零點(diǎn)，根據(jù)過(guò)零信號(hào)換相，此階段總共18次換相。

此階段根據(jù)相電壓與母線電壓1/2的關(guān)系，判定每一相過(guò)零信號(hào)的真實(shí)性，以屏蔽消磁時(shí)間的不確定性所帶來(lái)的零點(diǎn)誤判。