永磁同步电机操作方法和永磁同步电机与流程

本公开涉及一种电机领域，尤其涉及一种永磁同步电机操作方法和对应的永磁同步电机。

背景技术：

1、在永磁同步电机(pmsm)控制过程中，为了使得在整个控制周期均可获得最大转矩输出，常采用foc(field-oriented control，磁定向矢量控制)对电机施加控制。

2、foc控制中的park变换和反park变换均需要获知转子位置θ，检测的转子位置θ越接近真实位置，控制过程中的转矩输出才越接近最大转矩输出。常见的pmsm位置检测一般分为有传感器位置检测和无传感器位置检测，有传感器位置检测一般包括霍尔传感器位置检测和编码器位置检测；无传感器检测一般包括滑模位置检测、龙伯格位置检测等位置检测，其中编码器位置检测中的增量式编码器检测以及无传感器位置检测在启动时通常均采用vf(恒压频比)或if(恒流频比)启动方式。在进行vf/if启动时，需要知晓转子初始位置才能避免由于开环强拖造成的电机反转，而现有初始位置检测方案(例如，高频注入位置检测)易受噪声干扰，很可能与真实位置相反，因此难以避免电机反转现象的发生。

3、因此，需要一种改进的转子初始位置识别方案。

技术实现思路

1、本公开要解决的一个技术问题是提供一种改进的转子初始位置识别方案，该方案基于饱和凸极效应，通过求取高频电流响应的二次谐波幅值最小的高频脉振电压注入位置来确定转子初始位置。

2、根据本公开的第一个方面，提供了一种永磁同步电机操作方法，包括：在n个预设方向上对观测的d轴注入高频脉振电压矢量，其中，n是不小于3的整数；获取观测的d轴上n个高频电流响应；提取n个所述高频电流响应对应的n个二次谐波的幅值；以及从提取的n个所述二次谐波的幅值确定所述二次谐波的幅值最小时对应的角度作为所述永磁同步电机启动时的初始转子角度。

3、可选地，从提取的n个所述二次谐波的幅值确定所述二次谐波的幅值最小时对应的角度作为所述永磁同步电机启动时的初始转子角度包括：将提取的n个所述二次谐波中的幅值最小的二次谐波所对应的注入的所述预设方向作为所述初始转子角度。

4、可选地，从提取的n个所述二次谐波的幅值确定所述二次谐波的幅值最小时对应的角度作为所述永磁同步电机启动时的初始转子角度包括：根据提取的所述二次谐波的幅值和注入的所述预设方向进行曲线拟合；以及求取拟合曲线最低点对应的角度作为所述初始转子角度。

5、可选地，在均匀间隔的6个预设方向上对观测的d轴注入所述高频脉振电压矢量。根据提取的所述二次谐波的幅值和注入的所述预设方向进行曲线拟合包括：从提取的6个二次谐波中选择幅值最小的3个二次谐波；以及基于所述3个二次谐波幅值和注入的所述预设方向进行二次曲线拟合。

6、可选地，在n个预设的方向上对观测的d轴注入高频脉振电压矢量包括：在所述n个预设方向中的每个预设方向上注入多个周期的高频脉振电压矢量，并且提取n个所述高频电流响应对应的n个所述二次谐波的幅值包括：提取所述n个高频电流中每个高频电流响应对应的所述二次谐波的累加值以求取每个所述二次谐波的幅值。

7、可选地，提取n个所述高频电流响应对应的n个二次谐波的幅值包括：将所述每个高频电流响应根据d轴电感的饱和凸极性在时域t进行傅里叶级数展开，并忽略三次谐波及以上的谐波成分。于是可以将经上述处理后的所述真实d轴上的高频电流响应变换到观测的dq轴坐标系下，以获取所述观测的d轴上n个高频电流响应。

8、可选地，提取n个所述高频电流响应对应的n个所述二次谐波的幅值包括：将观测的d轴上每个高频电流响应通过中心频率对应于所述高频脉振电压矢量的频率的带通滤波器；将经所述带通滤波器滤波的滤波结果与相应于所述高频脉振电压矢量的频率的脉振相乘；以及将相乘的结果通过低通滤波器以获取每个所述二次谐波的幅值。

9、可选地，n的取值为6或6的整数倍。

10、可选地，所述n个所述预设的方向对应于电压矢量圆中的0°、60°、120°、180°、240°和300°方向。

11、根据本公开的第二个方面，提供了一种永磁同步电机，包括：电机；磁定向矢量控制模块，用于对所述电机进行控制，并且包括：高频注入模块，用于在n个预设方向上对观测的d轴注入高频脉振电压矢量，其中，n是不小于3的整数；二次谐波提取模块，用于获取观测的d轴上n个高频电流响应，并提取n个所述高频电流响应对应的n个二次谐波的幅值；以及最小幅值计算模块，用于从提取的n个所述二次谐波的幅值确定所述二次谐波的幅值最小时对应的角度作为所述永磁同步电机启动时的初始转子角度。

12、可选地，所述二次谐波提取模块包括：带通滤波器，用于将观测的d轴上每个高频电流响应经由中心频率对应于所述高频脉振电压矢量的频率的带通滤波；二次谐波脉振注入子模块，用于将经所述带通滤波器滤波的滤波结果与相应于所述高频脉振电压矢量的频率的脉振相乘；以及低通滤波器，用于对相乘的结果进行低通滤波器以获取每个所述二次谐波的幅值。

13、由此，本发明的永磁同步电机操作方法通过求取高频电流响应的二次谐波幅值最小的高频脉振电压注入位置来确定转子初始位置。由于提取二次谐波电流时使用了滤波器，因此本方案可以滤除无关噪声；此外，可以采用同一注入位置多次测量取平均的方法提高判断准确性，并且可以通过二次函数拟合的方法提高测量的精度。

技术特征：

1.一种永磁同步电机操作方法，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，从提取的n个所述二次谐波的幅值确定所述二次谐波的幅值最小时对应的角度作为所述永磁同步电机启动时的初始转子角度包括：

3.如权利要求1所述的方法，其中，从提取的n个所述二次谐波的幅值确定所述二次谐波的幅值最小时对应的角度作为所述永磁同步电机启动时的初始转子角度包括：

4.如权利要求3所述的方法，其中，在均匀间隔的6个预设方向上对观测的d轴注入所述高频脉振电压矢量，并且根据提取的所述二次谐波的幅值和注入的所述预设方向进行曲线拟合包括：

5.如权利要求1所述的方法，其中，在n个预设的方向上对观测的d轴注入高频脉振电压矢量包括：

6.如权利要求1所述的方法，其中，提取n个所述高频电流响应对应的n个二次谐波的幅值包括：

7.如权利要求1所述的方法，其中，提取n个所述高频电流响应对应的n个所述二次谐波的幅值包括：

8.如权利要求1所述的方法，其中，n的取值为6或6的整数倍。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述n个所述预设的方向对应于电压矢量圆中的0°、60°、120°、180°、240°和300°方向。

10.一种永磁同步电机，包括：

11.如权利要求10所述的电机，其中，所述二次谐波提取模块包括：

技术总结
公开了一种永磁同步电机操作方法和永磁同步电机。所述操作方法，包括：在N个预设方向上对观测的d轴注入高频脉振电压矢量，其中，N是不小于3的整数；获取观测的d轴上N个高频电流响应；提取N个所述高频电流响应对应的N个二次谐波的幅值；以及从提取的N个所述二次谐波的幅值确定所述二次谐波的幅值最小时对应的角度作为所述永磁同步电机启动时的初始转子角度。本方案通过求取高频电流响应的二次谐波幅值最小的高频脉振电压注入位置来确定转子初始位置。由于提取二次谐波电流时使用了滤波器，因此本方案可以滤除无关噪声。可以采用同一注入位置多次测量取平均的方法提高判断准确性，并且可以通过二次函数拟合的方法提高测量的精度。

技术研发人员：张伦,王聪,杨庆庆,李龙剑,崔介兵,杨甜戈
受保护的技术使用者：兆易创新科技集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22