一种pmsm永磁同步电机初始相位定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种定位方法，特别涉及一种PMSM永磁同步电机初始相位定位方法。
【背景技术】
[0002] 在永磁同步电机控制中，若不能预知转子初始位置，就会出现转子短暂反转或失 步而得启动失败。尤其是在无速度传感器控制设备中，由于不适用绝对式光电编码器，故必 须通过软件算法来检测出转子的初始位置；现有通用的应用于家用电器以及相关汽车电器 的永磁同步电机，多采用初始通直流电，主动定位的方法，来确定初始磁极位置，这种方法 能够确保准确获知转子位置，保证启动顺利，但该中方法存在启动前电机会出现"抖动"或 者反转的现象，这在一些特殊的应用场合，如一些汽车电器，电机启动前绝不允许出现反转 的情况，那么这种方法就不适用，必须采用其他方法，确保在电机绝对静止的情况下获知电 机转子的位置信息。高频信号号注入法解决了电机"抖动"的问题，其高频电流响应信号中 含有转子的位置信息，但其对高频电流响应信号的解调算法很复杂，运算量大，理论性强， 实际应用往往问题较多。脉冲信号注入法检测转子初始位置方法简单，但检测时间长，且转 子也易出现"抖动"。
【发明内容】
[0003] 本发明为克服现有技术的不足，提供一种PMSM永磁同步电机初始相位定位方法。
[0004] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0005] -种PMSM永磁同步电机初始相位定位方法，其特征在于包括如下步骤：
[0006] (1).通过主控芯片及驱动电路向电机中注入200Hz高频信号，电压幅值约为额定 工作电压的1/10 ;
[0007] (2).采样两相电机定子绕组电流，根据三相绕组电流之和为零，可得第三相绕组 电流；
[0008] (3).通过坐标变换，将三轴坐标变为两轴坐标；
[0009] (4).根据上一步迭代得到的相位角，进行磁场定向，转变为旋转两轴坐标，实现转 子磁场定向；
[0010] (5).进行转矩电流和励磁电流的PI调节；
[0011] (6).根据电机转速和电机时间常数计算新的坐标变换角，进行静止两轴坐标和旋 转坐标反变换；
[0012] (7) ·进行两轴坐标变换为三轴超标；
[0013] (8).根据变换得到的三轴参数进行PWM占空比的计算，生成电压矢量进行电机控 制；
[0014] (9).检测三相输出电流Ia，Ib，Ic ;
[0015] (10).对输出的电流值利用滤波器进行滤波，得到三相输出电流的幅值Iaf，Ibf， Icf ；
[0016] (11).在提取到三相高频响应电流幅值之后，比较三个电流幅值，在[0°，180° ] 区间内判断区域范围，可准确得到转子初始位置信息。
[0017] 进一步的，所述数字滤波器为低通滤波器。
[0018] 进一步的，所述步骤（9)在检测输出电流时，保持电机静止。
[0019] 相对现有技术，本发明的有益效果是：
[0020] 通过对三相高频电压信号的电流响应进行低通滤波，得到三相电流响应幅值大小 关系，根据响应的电机模型，从而得到电机转子的初始位置信息；该方法能准确检测出电机 转子初始信息，因注入高频电压信号频率高、幅值低，检测过程中电机转子不会发生"抖动" 现象，电机启动不会出现反转信号，该方法能够满足永磁同步电机平稳启动的要求；通过 该方法提取转子初始位置信息，能够适用于凸极同步电机，同样也适应于隐极电机，通用型 光，并能省去价格昂贵，并与维护困难的绝对式光电编码器，大大降低控制成本，并能大大 拓宽永磁同步电机的无速度传感器控制方法的应用场合；该方法不受注入高频电压信号的 幅值和角频率的影响，对电机参数不敏感，鲁棒性强，且实现方法简单，不需要增加额外的 电路。
【具体实施方式】
[0021] 下面通过具体的实施方式来对本方面进一步的说明，一让本领域技术人员能够很 好的理解本发明。
[0022] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0023] -种PMSM永磁同步电机初始相位定位方法，其特征在于包括如下步骤：
[0024] (1).通过主控芯片及驱动电路向电机中注入200Hz高频信号，电压幅值约为额定 工作电压的1/10 ;
[0025] (2).采样两相电机定子绕组电流，根据三相绕组电流之和为零，可得第三相绕组 电流；
[0026] (3).通过坐标变换，将三轴坐标变为两轴坐标；
[0027] (4).根据上一步迭代得到的相位角，进行磁场定向，转变为旋转两轴坐标，实现转 子磁场定向；
[0028] (5).进行转矩电流和励磁电流的PI调节；
[0029] (6).根据电机转速和电机时间常数计算新的坐标变换角，进行静止两轴坐标和旋 转坐标反变换；
[0030] (7) ·进行两轴坐标变换为三轴超标；
[0031] (8).根据变换得到的三轴参数进行PWM占空比的计算，生成电压矢量进行电机控 制；
[0032] (9).检测三相输出电流Ia，Ib，Ic ;步骤（9)在检测输出电流时，保持电机静止。
[0033] (10).对输出的电流值利用滤波器进行滤波，得到三相输出电流的幅值Iaf，Ibf， Icf ；
[0034] (11).在提取到三相高频响应电流幅值之后，比较三个电流幅值，在[0°，180° ] 区间内判断区域范围，可准确得到转子初始位置信息。
[0035] 所述数字滤波器为低通滤波器。滤波器对电流幅值的提取过程包括：
[0036] 首先，SI = I*cos (ω t) ;S2 = I*sin (ω t);分别对 S1 和 S2 进行滤波；
[0037] 低通滤波器的计算方式如下：
[0038] y (k) = 0· 0134*u(k)+0· 0267*u(k-1)+0· 0134*u(k-2)+1. 6475*y(k-1)-0· 7009*y (k_2)
[0039] 通过计算后得到yl和y2 ;
[0040] 进一步将yl和y2分别平方，得到A1和A2,即A1 = yl*yl ;A2 = y2*y2 ;
[0041] Α1λ 2+Α2λ 2 = [Α(?)]Λ 2/4 ；
[0042] 对[A(i)]A 2/4开根号乘以2,即为A(i);
[0043] 此处的A(i)即为电流的幅值。
[0044] 步骤（11)中比较Iaf、Ibf和Icf，在[0°，180° ]区间内判断区域范围，具体如 下表所示：
[0045] 表 1
[0048] 实验及实际运用表明，转子初始位置角度检测误差在6°之内，检测精度远远超过 由3个光电开关构成的分辨率为60°的绝对式光电编码器的分辨准确度±30°，因而具有 广泛发应用价值。
[0049] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列 运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地 实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限 于特定的细节和这里示出的实施例。
【主权项】
1. 一种PMSM永磁同步电机初始相位定位方法，其特征在于包括如下步骤： (1) .通过主控芯片及驱动电路向电机中注入200Hz高频信号，电压幅值约为额定工作 电压的1/10 ; (2) .采样两相电机定子绕组电流，根据三相绕组电流之和为零，可得第三相绕组电 流； (3) .通过坐标变换，将三轴坐标变为两轴坐标； (4) .根据上一步迭代得到的相位角，进行磁场定向，转变为旋转两轴坐标，实现转子磁 场定向； (5) .进行转矩电流和励磁电流的PI调节； (6 ).根据电机转速和电机时间常数计算新的坐标变换角，进行静止两轴坐标和旋转坐 标反变换； (7) .进行两轴坐标变换为三轴超标； (8) .根据变换得到的三轴参数进行PWM占空比的计算，生成电压矢量进行电机控制； (9) .检测三相输出电流Ia，Ib，Ic; (10) .对输出的电流值利用滤波器进行滤波，得到三相输出电流的幅值Iaf，Ibf，Icf; (11) .在提取到三相高频响应电流幅值之后，比较三个电流幅值，在[0°，180° ]区间 内判断区域范围，可准确得到转子初始位置信息。2. 根据权利要求1所述的PMSM永磁同步电机初始相位定位方法，其特征在于所述数字 滤波器为低通滤波器。3. 根据权利要求1所述的PMSM永磁同步电机初始相位定位方法，其特征在于所述步骤 (9 )在检测输出电流时，保持电机静止。
【专利摘要】本发明公开了一种PMSM永磁同步电机初始相位定位方法，该方法能准确检测出电机转子初始信息，因注入高频电压信号频率高、幅值低，检测过程中电机转子不会发生“抖动”现象；电机启动不会出现反转信号，该方法能够满足永磁同步电机平稳启动的要求；通过该方法提取转子初始位置信息，能够适用于凸极同步电机，同样也适应于隐极电机，通用型光，并能省去价格昂贵，并与维护困难的绝对式光电编码器，大大降低控制成本，并能大大拓宽永磁同步电机的无速度传感器控制方法的应用场合；该方法不受注入高频电压信号的幅值和角频率的影响，对电机参数不敏感，鲁棒性强，且实现方法简单，不需要增加额外的电路。
【IPC分类】H02P21/18
【公开号】CN105262401
【申请号】CN201510761691
【发明人】沈波
【申请人】苏州展宇电子有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月11日