电力机器人转子初始位置检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种电力机器人转子初始位置检测方法，首先通过控制驱动电路向电机施加三种不同的电压脉冲，分别检测A/B/C相的相电流响应峰值，通过对三相相电流峰值进行比较后，初步判断转子位置所在区间。根据转子位置所在区间，再次控制逆变器施加相对于该区间的一种电压脉冲，同时检测该相的电流峰值并与第一步中所检测到的电流峰值进行比较，在4次电流峰值检测过程中，选择3次检测值，进行三角函数变换，最终确定转子初始位置角。本发明提供的永磁同步电机转子初始位置检测方法，能够非常准确的检测一种永磁同步电机转子初始位置，实现电机的顺利起动；实施过程简单，不需要依赖任何电机参数，测量结果准确，具有很强的工程实用价值。
【专利说明】电力机器人转子初始位置检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力机器人转子初始位置检测方法，通过分别检测A、B、C相电流峰值后，通过旋转坐标变换计算转子初始位置。
【背景技术】
[0002]目前，在各种结构的机器人系统中，由于采用永磁同步电机(PMSM)的方案效率较高，因此这种方案具有着重要的地位。特别是在电力机器人和小型机器人中，PMSM由于这些优点而得到了更多的应用。而能否对转子初始位置进行准确估计是永磁同步发电机高性能控制策略(矢量控制或直接转矩)和无位置传感器运行实现的前提条件，也是关系到机器人是否顺利起动，以及能否实现最大转矩起动的关键问题；因此，转子初始位置检测一直是工程技术界研究的热点和难点问题之一，尤其在电力机器人中，因为机器人所进行的操作为基本为高压操作，检测的线路非常危险，如果转子初始位置检测不准确，会造成电力机器人的反响转动，结果有可能因为误操作破坏整个电力线路和机器人，严重的甚至会造成高压短路。
[0003]保证电机不发生转动且检测转子初始位置的方法，目前的研究成果为di/dt检测法和高频注入法两种:di/dt检测法需要向电机中注入幅值相同、方向不同的一系列电压脉冲，检测并比较相应电流的大小来估计转子初始位置，这种方法可行，但如果想得到精确的转子初始位置需要施加多个不同方向的电压脉冲，对逆变器的控制较为复杂；而采用高频信号注入法，其基本原理是在电机中注入特定的高频电压信号，然后检测电机中对应的电流信号以确定转子的初始位置，但该方法算法较为复杂，实现起来较为困难，且需要低通滤波器等额外的硬件电路，增加了成本。
[0004]工程中较为常用的转子初始位置的方法是强制定位法，这种方法需要在机器人运行之前，强行使得机器人转动，这在电力机器人中是非常不可靠也是不能实施的。除此之外的一些初始位置检测方法，均需要依赖机器人驱动参数，使操作起来准确性降低很多。因此提出一种不依赖机器人驱动参数，且实现简单，准确的初始位置检测方法十分必要。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种电力机器人转子初始位置检测方法，够非常准确的检测一种永磁同步电机转子初始位置，实现电机的顺利起动；实施过程简单，不需要依赖任何电机参数，测量结果准确。
[0006]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0007]电力机器人转子初始位置检测方法，首先通过控制三相逆变器(驱动电路)向永磁电机施加三次不同的电压脉冲，分别检测A相、B相和C相的相电流响应峰值，通过对三相相电流响应峰值进行比较后，初步判断转子位置角所在区间；再根据转子位置角所在区间，再次通过控制三相逆变器向永磁电机施加一次相对于所述区间的电压脉冲，同时检测相应的电流峰值并与之前三次检测得到的电流峰值进行比较，在四次电流峰值检测过程中，选择最优的三次检测值进行三角函数变换，最终确定转子初始位置角；具体包括如下步骤:
[0008](1)采用三相逆变器向永磁电机施加电压脉冲，检测规则为:
[0009]当A相上桥臂导通，B相和C相下桥臂导通时，检测A相电流峰值为iA ；
[0010]当B相上桥臂导通，A相和C相下桥臂导通时，检测B相电流峰值为iB ；
[0011]当C相上桥臂导通，A相和B相下桥臂导通时，检测C相电流峰值为ic ；
[0012]根据永磁电机凸极效应，检测电流峰值随转子位置角的变化呈现如下式的变化规律:
[0013]
【权利要求】
1.电力机器人转子初始位置检测方法，其特征在于:首先通过控制三相逆变器向永磁电机施加三次不同的电压脉冲，分别检测A相、B相和C相的相电流响应峰值，通过对三相相电流响应峰值进行比较后，初步判断转子位置角所在区间；再根据转子位置角所在区间，再次通过控制三相逆变器向永磁电机施加一次相对于所述区间的电压脉冲，同时检测相应的电流峰值并与之前三次检测得到的电流峰值进行比较，在四次电流峰值检测过程中，选择最优的三次检测值进行三角函数变换，最终确定转子初始位置角；具体包括如下步骤: (1)采用三相逆变器向永磁电机施加电压脉冲，检测规则为: 当A相上桥臂导通，B相和C相下桥臂导通时，检测A相电流峰值为iA ； 当B相上桥臂导通，A相和C相下桥臂导通时，检测B相电流峰值为iB ； 当C相上桥臂导通，A相和B相下桥臂导通时，检测C相电流峰值为ic ； 根据永磁电机凸极效应，检测电流峰值随转子位置角的变化呈现如下式的变化规律:
【文档编号】H02P21/14GK103780192SQ201410063313
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】余海涛, 孟高军, 胡敏强, 黄磊 申请人:东南大学