一种用于表贴式永磁同步电机转子初始位置检测的方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于表贴式永磁同步电机转子初始位置检测的方法，该方法在采用高频电压注入法实现初次初始位置估计的基础上，直接通过比较d轴电流响应的正向峰值与负向峰值的大小判断d轴正方向，全过程只需注入一次信号，显著缩短了估计时间，简化了估计过程。
【专利说明】一种用于表贴式永磁同步电机转子初始位置检测的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电机控制领域，更具体地说是一种用于表贴式永磁同步电机转子初始位置检测的方法。
【背景技术】
[0002]永磁电机凭借其高功率因素、高功率密度和高效率的优点，得到了广泛的应用。它分为表贴式、嵌入式和内埋式三种。转子磁钢表贴式永磁同步电机(SPMSM)制造最简单，因此应用也最为广泛。矢量控制技术能够使永磁同步电机实现良好的运行性能，其控制过程需要转子位置信息，由于机械式位置传感器存在体积重量大、成本高、安装不便和特殊场合精度差的问题，无传感器控制技术得到了广泛的关注，其中零速和低速情况下的位置估计为一大难点，并且由于SPMSM本身不具备凸极性，其位置估计更加困难，常采用脉振高频信号注入的方式激发其“饱和凸极性”，再实现位置估计。
[0003]贾洪平，贺益康.基于高频注入法的永磁同步电动机转子初始位置检测研究[J].中国电机工程学报，2007，27(15):15-20.利用高频电压注入导致电感的变化，根据高频阻抗的大小和信号所注入的位置之间的关系来获得转子初始位置，再比较不同电压脉冲激励下的电流响应幅值判断d轴正方向。刘颖，周波，李帅，等.转子磁钢表贴式永磁同步电机转子初始位置检测[J].中国电机工程学报，2011，31 (18):48-54.基于SPMSM定子铁心的非线性饱和特性，首先在估计转子同步旋转坐标系的d轴注入高频正弦电压信号，通过闭环调节得到转子位置的初次估计值，再在估计的d轴方向注入正负电压脉冲，利用不同磁极下d轴等效时间常数的不同判断d轴正方向。上述基于高频信号注入的方法均将估计过程分为初次位置估计和d轴正方向判断两个阶段，需两次注入信号。在d轴正方向判断过程中均需注入电压脉冲，利用电流响应时间的差异判断d轴正方向，这类方法在d轴正方向判断过程需要花费一定的时间，同时电压脉冲的幅值大小和持续时间若选择不当可能导致d轴正方向判断出错。
【发明内容】
[0004]本发明在采用高频电压注入法实现初次初始位置估计的基础上，直接通过比较d轴电流响应的正向峰值与负向峰值的大小判断d轴正方向，全过程只需注入一次信号,显著缩短了估计时间，简化了估计过程。
[0005]为解决上述技术问题，本发明一种用于表贴式永磁同步电机转子初始位置检测的方法，该方法先获取转子位置初次估算值，再判断d轴正方向，将转子位置初次估算值加上d轴正方向判断后的补偿值即为最终初始位置估计值，其中，判断d轴正方向的过程如下:
[0006]检测估计转子同步旋转坐标系的d轴电流响应4 ,以
【权利要求】
1.一种用于表贴式永磁同步电机转子初始位置检测的方法，该方法先获取转子位置初次估算值，再判断d轴正方向，将转子位置初次估算值加上d轴正方向判断后的补偿值即为最终初始位置估计值，其特征在于，判断d轴正方向的过程如下: 检测估计转子同步旋转坐标系的d轴电流响应^ ,以&为一个周期，将一个周期内的d轴电流响应的最大值，作为正向电流峰值；将d轴电流响应的最小值的绝对值，作为负向电流峰值，比较正向电流峰值与负向电流峰值的大小；若正向电流峰值大于负向电流峰值，则表不d轴正方向与磁极N极同向，d轴正方向判断后的补偿值为O ;若正向电流峰值小于负向电流峰值，则表示d轴正方向与磁极N极反向，d轴正方向判断后的补偿值为H，其中?h为在d轴注入高频电压的角频率。
2.根据权利要求1所述的用于表贴式永磁同步电机转子初始位置检测的方法， 其特征在于，获取转子位置初次估算值的步骤如下: 步骤1、在估计转子同步旋转坐标系的d轴注入高频余弦电压UhmCOS (coht),其中,UhmS在d轴注入高频电压的幅值，t表示当前时刻； 步骤2、对估计转子同步旋转坐标系上注入的电压信号进行派克逆变换，得到两相静止α-β坐标系下的电压信号Ua和U0，再采用空间矢量脉宽调制SVPWM得到三相逆变器的六路开关信号，驱动表贴式永磁同步电机SPMSM ； 步骤3、检测电机三相绕组A/B/C中的任意两相电流，先进行克拉克变换得到两相静止α-β坐标系下的电流信号ia和％，再经过派克变换得到估计转子同步旋转坐标系下的d轴电流响应信号Ift和q轴电流响应信号?φ ; 步骤4、将估计转子同步旋转坐标系的q轴电流响应信号U经过带通滤波器选出频率为《,的交流分量即为q轴电流响应的一次谐波分量，再与正弦信号Sin(Coht)相乘进行调制，得到直流分量和频率为2?h的交流分量，最后经过低通滤波器滤除交流分量，提取直流分量，得到估计位置偏差信号； 步骤5、构建位置偏差闭环，将估计位置偏差信号作为PI调节器的输入，估计转子角速度?为PI调节器的输出，对估计转子角速度?积分得到估计的转子位置，重复步骤1-5，直到估计的转子位置收敛为一恒定值，即为转子初始位置的初次估计值。
【文档编号】H02P21/14GK103986394SQ201410191925
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日
【发明者】刘兵, 周波, 刘海东, 李洁, 王龙, 王庆龙 申请人:南京航空航天大学