一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法，该方法在利用脉振高频电流注入法实现初次初始位置估计的基础上，将一个注入信号周期均匀分割成四个区间，在区间I和III内对d轴高频电压响应进行积分，或者在区间II和IV内对d轴高频电压响应进行积分，根据这个积分值的符号判断d轴正方向，该方法无需额外注入正负脉冲信号判断d轴正方向，缩短了估计时间，简化了估计过程。
【专利说明】一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法。
【背景技术】
[0002]目前对于表贴式永磁同步电机转子初始位置检测的方法，常见的以di/dt类型和信号注入类型为主。
[0003]Yuzawa T, Tanaka K, Moriyama R, et a 1.An efficient estimation methodof sensorless initial rotor position for surface PM synchronous motor[C]//Electric Machines and Drives Conference, 2001.1EMDC2001.1EEE International.1EEE, 2001:44-49.利用di/dt检测转子位置，通过折半查找的方法迅速估计转子的初始位置，但在辨识过程中需固定电机的转子，且辨识结果受齿槽效应的影响。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，利用正负电流作用下直轴等效时间常数的不同判断d轴正方向，这类方法在初始位置估计全过程中需两次注入信号。磁极正方向判断过程需要注入正负电压脉冲再比较电流响应衰减到O所用的时间，这个过程必然花费一定的时间。刘颖，周波，赵承亮，等.基于脉振高频电流注入SPMSM低速无位置传感器控制[J].中国电工技术学报，2012，7 (27):139-145.首次采用脉振高频电流注入法实现SPMSM转子位置估计，但是没有提及如何对d轴正方向进行判断。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】的缺陷，提供了一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法，全过程只需注入一次信号，使初始位置检测过程得到明显简化。
[0005]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0006]一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法，包含以下步骤:
[0007]步骤A)，获取转子位置初次估计值；
[0008]步骤B)，判断d轴正方向，得到d轴正方向判断后的补偿值；
[0009]步骤C)，将转子位置初次估计值加上d轴正方向判断后的补偿值，得到最终初始位置估计值。
[0010]作为本发明一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法进一步的优化方案，获取转子位置初次估计值的步骤如下:
[0011]步骤A.1)，将估计转子同步旋转坐标系的q轴电流给定为0，d轴电流给定为一个脉振高频正弦信号Imh Sin(COht)，其中，Iia为在d轴注入高频电流的幅值，Oh为在d轴注入高频电流的角频率，t表示当前时刻；[0012]步骤A.2)，采用比例谐振控制器对估计的d轴电流和q轴电流进行控制，使其与给
定一致；
[0013]步骤A.3)，对比例谐振控制器输出的电压七和七进行Park逆变换，得到两相静止α-β坐标系下的电压1!?和1!0，再采用空间矢量脉宽调制策略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；
[0014]步骤Α.4)，检测电机三相绕组A/B/C中的任意两相电流，先进行Clarke变换得到两相静止α-β坐标系下的电流1和ie，再经过Park变换得到估计转子同步旋转坐标系
下的d轴电流&和q轴电流ζ，将其反馈给比例谐振控制器；
[0015]步骤Α.5)，将估计转子同步旋转坐标系的q轴电压响！ ^ 4过带通滤波器选出频
率为wh的交流分量，即为q轴电压响应的一次谐波分量七μ，再与余弦信号cos (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?；( Λ θ)；
[0016]步骤Α.6)，构建位置偏差闭环，将估计位置偏差信号?；(Λ Θ)作为比例谐振控制器的输入，估计转子角速度(S为比例谐振控制器的输出，对估计转子角速度?积分得到估计的转子位置；
[0017]步骤Α.7)，重复步骤1.1)至步骤1.6)，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。
[0018]作为本发明一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法进一步的优化方案，所述判断d轴正方向并得到d轴正方向判断后的补偿值的详细步骤如下:
[0019]步骤B.1)，将一个注入信号周期(0，2π)均匀分割成四个区间:1:(0，π/2)，I1: (31/2, 31 )，II1:(JI，3 31 /2)和 IV: (3 31 /2，2 31)；
[0020]步骤B.2)，在区间I和III内对d轴高频电压响应~进行积分，记为
【权利要求】
1.一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法，其特征在于，包含以下步骤: 步骤A)，获取转子位置初次估计值； 步骤B)，判断d轴正方向，得到d轴正方向判断后的补偿值； 步骤C)，将转子位置初次估计值加上d轴正方向判断后的补偿值，得到最终初始位置估计值。
2.根据权利要求1所述的表贴式永磁同步电机初始位置检测方法，其特征在于，获取转子位置初次估计值的步骤如下: 步骤A.1)，将估计转子同步旋转坐标系的q轴电流给定为O，d轴电流给定为一个脉振高频正弦信号ImhSin(GJht)，其中，Imh为在d轴注入高频电流的幅值，ω,为在d轴注入高频电流的角频率，t表示当前时刻； 步骤A.2)，采用比例谐振控制器PR对估计的d轴电流和q轴电流进行控制，使其与给定一致； 步骤A.3)，对比例谐振控制器输出的电压I和七进行Park逆变换，得到两相静止α-β坐标系下的电压1!?和1!0，再采用空间矢量脉宽调制策略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； 步骤Α.4)，检测电机三相绕组A/B/C中的任意两相电流，先进行Clarke变换得到两相静止α-β坐标系下的电流1和ie，再经过Park变换得到估计转子同步旋转坐标系下的 d轴电成I和q轴电流&，将其反馈给比例谐振控制器； 步骤A.5)，将估计转子同步旋转坐标系的q轴电压响应七经过带通滤波器选出频率为?h的交流分量，即为q轴电压响应的一次谐波分量再与余弦信号Cos(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?；( Λ θ)； 步骤Α.6)，构建位置偏差闭环，将估计位置偏差信号fc(A Θ)作为比例谐振控制器的输入，估计转子角速度?为比例谐振控制器的输出，对估计转子角速度?积分得到估计的转子位置； 步骤Α.7)，重复步骤1.1)至步骤1.6)，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。
3.根据权利要求1所述的表贴式永磁同步电机初始位置检测方法，其特征在于，所述判断d轴正方向并得到d轴正方向判断后的补偿值的详细步骤如下: 步骤B.1)，将一个注入信号周期(0，2π)均匀分割成四个区间:1:(0，π/2),I1: (31/2, 31 )，II1:(JI，3 31 /2)和 IV: (3 31 /2，2 31)； 步骤B.2)，在区间I和III内对d轴高频电压响应4进行积分，记为kun =j:/2ildd(ω-)(COJ)，其中，ω,为在d轴注入高频电流的角频率，t表示当前时刻； 步骤B.3)，根据<ΙΠ的符号判断d轴正方向，若<ΙΠ小于0，则d轴正方向与磁极的N极同向，d轴正方向判断后的补偿值为O ;若大于O,则d轴正方向与磁极的N极反向，d轴正方向判断后的补偿值为π。
4.根据权利要求1所述的表贴式永磁同步电机初始位置检测方法，其特征在于，所述判断d轴正方向并得到d轴正方向判断后的补偿值的步骤还可以是: 步骤B.a)，将一个注入信号周期(0，2π)均匀分割成四个区间:1:(0，π/2)，I1: (31/2, 31 )，II1:(JI，3 31 /2)和 IV: (3 31 /2，2 31)； 步骤B.b)，在区间II和IV内对d轴高频电压响应进行积分，记为k,1.n，其中，为在d轴注入高频电流的角频率，t表示当前时刻； 步骤B.c),根据kn，IV的符号判断d轴正方向,若kn，IV大于O,则d轴正方向与磁极的N极同向，d轴正方向判断后的补偿值为O ;若kn，IV小于O,则d轴正方向与磁极的N极反向，d轴正方向判断后 的补偿值为π。
【文档编号】H02P21/14GK104022711SQ201410249596
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】刘兵, 周波, 李洁, 王龙, 王庆龙 申请人:南京航空航天大学