专利名称：永磁电机转子位置检测方法
技术领域：
本发明涉及电机控制技术领域，更具体地说，涉及一种永磁电机转子位置检测方法。
背景技术：
永磁电机在运行时需要检测转子的位置来实现绕组的换向，这是对永磁电机进行 控制的基础，对永磁电机转子位置检测的准确性直接影响永磁电机的控制效果。由于转子 位置传感器故障率较高，会降低整个系统的可靠性，永磁电机转子位置的检测已经从传感 器检测过渡到无传感器估计的阶段。
现有技术中，无位置传感器永磁电机的控制方法中，已提出许多方法来估计电机 转子的位置和速度，例如1、采用基于电机的精确模型法，该方法虽计算简单，动态响应快，但速度计算严重依赖 于电机参数，没有误差校正环节，因而难以保证调速系统抗干扰性，甚至可能出现不稳定的 情况；2、采用凸极跟踪法，该方法可应用于较宽的速度范围甚至在低速也可取得较好的效 果，但是速度的估计比较依赖电机的凸极效应；3、卡尔曼滤波器法，算法复杂，参数调节困难；4、神经网络法；估算方法相对比较复杂，使得结构的调节和参数的设计都比较困难。
总之，上述方法要么严重依赖电机参数，一旦电机参数发生较大的变化(例如空调 压缩机等)将对转子位置估计产生较大误差；要么算法复杂，参数调节比较繁锁而困难，上 述方法都极易受外界条件影响，适应性较差
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种基于永磁电机反电势 检测转子位置的方法，该方法通过简单的算法即可准确的检测转子的位置，在电机参数发 生较大变化或者电机参数只能大致确定范围的情况下，也不影响转子位置的检测，从而保 证整个系统的稳定运行。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现一种永磁电机转子位置检测方法，其特征在于对永磁电机系下的α轴反电势和 於轴反电势分别进行相同预定滤波次数，对应次采用相同预定滤波频率的一阶滤波，根据 滤波后的α轴反电势和於轴反电势计算相移后的转子位置，再根据预定的滤波频率和预定 的滤波次数对转子相位的影响，获得转子的实际位置。
本发明中，转子相关的￥坐标系下的反电势通过相同预定滤波次数，对应次采用 相同预定滤波频率的一阶滤波，幅值为原幅值的1/3至2/3。
本发明中，相移后转子位置的角度，为滤波后的於轴反电势与Λ轴反电势比值的 反正切值。
本发明中，在整个控制过程中，当α轴反电势和於轴反电势频率发生变化时，每次 一阶滤波所采用的预定滤波频率与α轴反电势和於轴反电势频率进行等比例变化。
本发明中，所述滤波频率为坐标系下反电势的截止频率，当所述滤波频率为 _坐标系下反电势的截止频率时，所述预定滤波次数为2次或3次。
一种永磁电机转子位置检测方法，其特征在于将永磁电机￥坐标系下的α轴 反电势和於轴反电势进行离散化后，再对α轴反电势和於轴反电势进行相同预定滤波次 数，对应次采用相同预定滤波系数的一阶滤波，根据滤波后的α轴反电势和於轴反电势计 算相移后的转子位置，再根据预定的滤波系数和预定的滤波次数对转子相位的影响，获得 每一离散时刻的转子位置。
本发明中，转子相关的_坐标系下的反电势通过相同预定滤波次数，对应次采用 相同预定滤波系数的一阶滤波后，幅值为原幅值的1/3至2/3。
本发明中，相移后转子位置的角度，为滤波后的虑轴反电势与α轴反电势比值的 反正切值。
本发明中，在整个控制过程中，当α轴反电势和於轴反电势频率发生变化时，每次 一阶滤波所采用的预定滤波系数与α轴反电势和岁轴反电势频率进行等比例变化。
本发明中，所述滤波系数为2说/(/& + 23 Ο，其中，尤为轴反电势和於轴反电势截止频率，fm为控制算法频率，当所述滤波系数为2实/CZat时，所述预定滤波次 数为2次或3次。
本发明通过对反电势进行预定滤波次数和预定滤波频率的一阶滤波，可有效地滤 除去反电势计算结果中的各种杂信，以保留真实信号，使得估计到的转子位置更加准确和稳定。
同时，本发明的方法对电机重要参数(电阻R、电感L)并不敏感，在电机重要参数 发生较大变化或者电机参数只能大致确定范围的情况下，估计到的转子位置无需额外校验 和修正，即能完全满足电机控制的需求，大大提高观测器的鲁棒性。
正基于此，本发明尤其适用在工况当恶劣的场所(如空调等)中应用，尤其当预定的滤波频率采用反电势截止频率时，每次滤波转子相位角度滞后f ,简化了计算过程，大大4方便工程应用与实现。
图1为本发明方法下α轴反电势波形、滤波后α轴反电势波形、计算的相移的转 子位置角波形以及修正后的转子实际位置角波形的示意图。
图2为计算的相移的转子位置角波形以及修正后的转子实际位置角波形的放大示意图。
图3为先计算转子位置角再对转子位置角进行滤波，α轴反电势波形、计算的转 子位置角波形、对转子位置角波形进行低频滤波和高频滤波后再修正的转子位置角波形的 示意图。
图4为计算的转子位置角波形、对转子位置角波形进行低频滤波和高频滤波后再 修正的转子位置角波形的放大示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本发明。
本发明的主旨在于解决现有技术中采用无传感器控制永磁电机，永磁电机转子位 置检测方法繁琐，对电机参数(电阻R、电感L)特别敏感的问题，提供一种基于反电势的永 磁电机转子位置检测方法。
如背景技术所述，检测永磁电机转子位置的方法有很多，它们有各自的优点也存 在相应的缺点，除了背景技术中提及的方法，检测永磁电机转子位置还可以通过检测电机 的反电势而间接获取，比如通过检测永磁电机某一相反电势的过零点，再延迟一定时常进 行换向。这样，一方面无法实时检测转子的位置，控制精度较低，另一方面电机运行一段时 间后会出现比较大的误差，需要进行校验和修正。
本发明则考虑在进行坐标变换后，在永磁电机■^坐标系及dq坐标系下，α轴反 电势和应轴反电势与其他参数的关系，对α轴反电势和於轴反电势进行计算，间接获得α 轴反电势和於轴反电势后再检测永磁电机的转子位置。对于本领域的技术人员，永磁电机 的ABC坐标系、G於坐标系以及dq坐标系的定义，各坐标系下每个参数的含义，任意两个坐 标系之间的变换方法都是熟知的，此处不对上述内容进行累述。
根据电机方程和坐标变换规则，有以下关系
权利要求
1.永磁电机转子位置检测方法，其特征在于对永磁电机 _坐标系下的α轴反电势和应轴反电势分别进行相同预定滤波次数，对应次采用相同预 定滤波频率的一阶滤波，根据滤波后的α轴反电势和於轴反电势计算相移后的转子位置， 再根据预定的滤波频率和预定的滤波次数对转子相位的影响，获得转子的实际位置。
2.如权利要求1所述的永磁电机转子位置检测方法，其特征在于转子相关的￥坐标系下的反电势通过相同预定滤波次数，对应次采用相同预定滤波频率的一阶滤波后，幅值 为原幅值的1/3至2/3。
3.如权利要求1所述的永磁电机转子位置检测方法，其特征在于相移后转子位置的 角度，为滤波后的彦轴反电势与ff轴反电势比值的反正切值。
4.如权利要求1至3任一所述的永磁电机转子位置检测方法，其特征在于在整个控 制过程中，当Λ轴反电势和於轴反电势频率发生变化时，每次一阶滤波所采用的预定滤波 频率与α轴反电势和於轴反电势频率进行等比例变化。
5.如权利要求1至3任一所述的永磁电机转子位置检测方法，其特征在于所述滤波 频率为_坐标系下反电势的截止频率，当所述滤波频率为_坐标系下反电势的截止频 率时，所述预定滤波次数为2次或3次。
6.永磁电机转子位置检测方法，其特征在于将永磁电机G於坐标系下的ff轴反电势 和屄轴反电势进行离散化后，再对Λ轴反电势和於轴反电势进行相同预定滤波次数，对应 次采用相同预定滤波系数的一阶滤波，根据滤波后的α轴反电势和於轴反电势计算相移后 的转子位置，再根据预定的滤波系数和预定的滤波次数对转子相位的影响，获得每一离散 时刻的转子位置。
7.如权利要求6所述的永磁电机转子位置检测方法，其特征在于转子相关的￥坐标系下的反电势通过相同预定滤波次数，对应次采用相同预定滤波系数的一阶滤波后，幅值 为原幅值的1/3至2/3。
8.如权利要求6所述的永磁电机转子位置检测方法，其特征在于相移后转子位置的 角度，为滤波后的於轴反电势与ff轴反电势比值的反正切值。
9.如权利要求6至8任一所述的永磁电机转子位置检测方法，其特征在于在整个控 制过程中，当Λ轴反电势和於轴反电势频率发生变化时，每次一阶滤波所采用的预定滤波 系数与α轴反电势和於轴反电势频率进行等比例变化。
10.如权利要求6至8任一所述的永磁电机转子位置检测方法，其特征在于所述滤波 系数为2碟/(^ + 2緣)，其中，fc为轴反电势和办轴反电势截止频率，fm为控制算法频率，当所述滤波系数为2求+ 时，所述预定滤波次数为2次或3次。
全文摘要
本发明为了解决现有转子位置检测方法复杂、且依赖电机参数的不足，提供一种基于永磁电机反电势检测转子位置的方法。该方法，对永磁电机坐标系下的轴反电势和轴反电势进行滤波后，计算相移后的转子位置，再根据预定的滤波频率和预定的滤波次数对转子相位的影响，获得转子的实际位置。本发明可有效地滤除去反电势计算结果中的各种杂信，以保留真实信号，使得估计到的转子位置更加准确和稳定，在电机重要参数发生较大变化或者电机参数只能大致确定范围的情况下，估计到的转子位置无需额外校验和修正，大大提高观测器的鲁棒性，方便工程应用与实现。
文档编号H02P21/00GK102045020SQ20111002463
公开日2011年5月4日 申请日期2011年1月24日 优先权日2011年1月24日
发明者叶林华, 邹积浩 申请人:东元总合科技(杭州)有限公司