[发明专利]快速求解永磁同步电机转子初始角位置的方法

说明书

本发明公开了一种快速求解永磁同步电机转子初始角位置的方法，即本方法中电机由电机控制器通过逆变器驱动，通过位置或转速传感器构成电机与电机控制器之间的电流闭环控制，并至少检测2个相电流；算法初始化，假定转子初始位置；通过施加直轴电流，判断转子旋转方向，并记录电机前后两次的状态信息；以前后两次电机转向信息作为判断依据，设置新的搜索步长，并假定新的转子初始位置；通过施加小幅值的交轴电流，确定转子初始角位置，为避免假定的转子初始位置被校准到反相180度的位置上，添加防错措施。本方法无需借助额外硬件电路、检测设备或依赖精确的电机模型，可快速求解永磁同步电机转子的初始角位置，提高检测精度，保证电机精确控制。

技术领域

本发明涉及一种快速求解永磁同步电机转子初始角位置的方法。

背景技术

永磁同步电机具有高效率、高功率密度、控制性能好、启动特性好等优点。然而转子初始角位置的准确检测是永磁同步电机可靠启动的必要保证，也是按转子磁链定向矢量控制的必要条件。因此转子初始角位置检测是永磁同步电机控制中首先要解决的问题，通常的方法有磁定位方法、高频注入方法、磁饱和规则方法以及利用电机反电势测量的方法。磁定位法在初始化过程中，转子会被强行拉到某个位置，存在较强机械冲击和震荡；高频注入法则只适用于表贴式的永磁同步电机，通用性差，且方法复杂；基于磁饱和规则的方法需要依赖于准确的电机模型和精密的硬件检测电路，成本高，估算精度难保证；电机反电势测量的方法需要借助外部检测设备，如示波器等设备，硬件成本高，而且在一些场合不方便使用。因此传统的永磁同步电机转子初始角位置检测存在一定的缺陷，从而影响了永磁电机的精确控制。

针对转子初始角位置检测，目前已有不少此方面的研究理论，公开号为CN101369796A的中国专利公开了一种检测永磁同步电机转子磁极初始位置的方法和系统，提出了一种高频注入方法，通过施加短周期正负交替变化的直轴（d0轴）电流，计算一个周期内的交轴（q0轴）电流变化累积量，并通过对比前一次和本次的q0轴电流累计量的符号，不断调整假定的转子磁极位置，直到q0轴累计电流小于设置的阈值。这种方法中，搜索方向和调整决策的依据完全依赖于的电流检测精度，对传感器和硬件配置要求比较高，并需要借助复杂控制策略，不易推广。公开号为CN 101594114A的中国专利公开了一种永磁同步电机转子初始位置角的确定方法，利用电磁转矩逼近转子初始位置，通过施加交轴电流和本次电机转动方向做出角位调整，最大搜索范围是[0,180)度，最后再通过一个补救措施判断搜索结果是否需取反。该方法一旦收敛精度确定，方法的搜索次数是固定不变的，即使假定转子位置与实际转子位置十分接近，甚至相同，也同样需要大概10次的搜索；当假定的转子初始位置与实际转子磁场位置相差很远时，搜索步长仍会以恒定减小一半的规律去接近，搜索速度变慢；在判断转子转动线数时，没有指明开始计数条件，当电机在惯性作用下继续转动时，有可能造成判断上错误，导致搜索并未按设计逻辑执行，所以对搜索结果的精度不能保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种快速求解永磁同步电机转子初始角位置的方法，本方法克服传统电机转子初始角检测方法的缺陷，无需借助额外的硬件电路、检测设备或依赖精确的电机模型，可快速求解永磁同步电机转子的初始角位置，提高检测精度，保证电机的精确控制。

为解决上述技术问题，本发明快速求解永磁同步电机转子初始角位置的方法包括如下步骤：

步骤一、电机控制器通过逆变器驱动永磁同步电机，永磁同步电机通过位置或转速传感器反馈信号至电机控制器并构成电流闭环控制，电机控制器通过电流互感器至少检测永磁同步电机的2个相电流；

步骤二、假定转子初始位置为180度，即电角度周期的一半，搜索步长为90度，设定电机初始状态为停机状态，电机转向切换次数、方法迭代次数均初始化为零次，其中方法迭代次数≥电机转向切换次数；