[发明专利]一种表贴式永磁同步电机转子初始位置检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电机控制领域，具体为一种表贴式永磁同步电机转子初始位置检测方法。

背景技术

目前对于永磁同步电机转子初始位置检测方法，常见的以di/dt类型和信号注入类型为主。

Yuzawa T,Tanaka K,Moriyama R,et al.An efficient estimation method of sensorless initial rotor position for surface PM synchronous motor[C]//Electric Machines and Drives Conference,2001.IEMDC2001.IEEE International.IEEE,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；

贾洪平,贺益康.基于高频注入法的永磁同步电动机转子初始位置检测研究[J].中国电机工程学报,2007,27(15):15-20.利用高频电压注入导致电感的变化，根据高频阻抗的大小和信号所注入的位置之间的关系来获得转子初始位置，再比较d轴正负方向的电流响应幅值判断d轴正方向；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.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，再利用不同磁极下d轴等效时间常数的不同判断d轴正方向。上述基于高频信号注入的方法均将估计过程分为初次位置估计和d轴正方向判断两个阶段，在d轴正方向判断过程中均需在d轴注入幅值相等的正负电压脉冲，利用电流响应的差异判断d轴正方向，这类方法对电流检测精度的要求比较高，并且估计过程需要花费一定的时间，同时电压脉冲的幅值大小和持续时间若选择不当可能导致d轴正方向判断出错。

发明内容

本发明在利用高频电压注入法实现初次初始位置估计的基础上，通过提取d轴电流响应中二倍注入信号频率次谐波中所包含的d轴正方向信息进行d轴正方向判断，无需额外注入正负脉冲再比较电流响应的幅值，缩短了估计时间，简化了估计过程，降低了对电流检测精度的要求，且不会造成转子的微动，拓宽了应用场合。

为解决上述技术问题，本发明提出一种表贴式永磁同步电机转子初始位置检测方法，该方法先获取转子位置初次估算值，再判断d轴正方向，将转子位置初次估算值加上d轴正方向判断后的补偿值即为最终初始位置估计值，其中，判断d轴正方向的过程如下：

检测估计转子同步旋转坐标系的d轴电流响应将其先经过带通滤波器选出d轴电流响应的二次谐波分量将二次谐波分量与余弦信号cos(2ω_ht)相乘进行调制，得到直流分量和频率为4ω_h的交流分量，其中ω_h为在d轴注入高频电压的角频率；再经过低通滤波器滤除交流分量，提取直流分量，该直流分量即为d轴正方向的判断信息g(NS)，当g(NS)大于0表示d轴正方向与磁极N极反向，d轴正方向判断后的补偿值为π；当g(NS)小于0表示d轴正方向与磁极N极同向，d轴正方向判断后的补偿值为0。

进一步的优先方案，本发明表贴式永磁同步电机转子初始位置检测方法中，获取转子位置初次估算值的步骤如下：

步骤1、在估计转子同步旋转坐标系的d轴注入高频余弦电压U_hmcos(ω_ht)，其中，U_hm为在d轴注入高频电压的幅值，t表示当前时刻；

步骤2、对估计转子同步旋转坐标系上注入的电压信号进行派克逆变换，得到两相静止αβ坐标系下的电压信号u_α和u_β，再采用空间矢量脉宽调制SVPWM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SPMSM；

步骤3、检测电机三相绕组A/B/C中的任意两相电流，先进行克拉克变换得到两相静止αβ坐标系下的电流信号i_α和i_β，再经过派克变换得到估计转子同步旋转坐标系下的d轴电流响应信号和q轴电流响应信号