[发明专利]一种永磁同步电机中转子初始位置的定位方法及系统

说明书

本发明属于机电控制领域，提供了一种永磁同步电机中转子初始位置的定位方法及系统。该方法及系统采用至少两次定位方式，以保证对转子初始位置的成功定位。这样，若出现施加给定子的电压矢量与转子磁链矢量之间的角度为180度的情况，则后续定位可起到对第一次定位错误进行补救的作用，最终将电机的转子成功定位在已知的位置，使得电机得以成功启动。

技术领域

本发明属于机电控制领域，尤其涉及一种永磁同步电机中转子初始位置的定位方法及系统。

背景技术

目前，永磁同步电机正逐步取代异步电机而被广泛应用在空调压缩机中。为了提高永磁同步电机的运行效率，在电机控制部分通常采用磁场定向控制(Field OrientedControl，FOC)控制策略。

图1示出了采用该控制策略的永磁同步电机控制系统的结构原理。该永磁同步电机控制系统包括用于将直流输入转换成三相交流输出的三相逆变器、以及用于输出PWM信号以驱动三相逆变器工作的永磁同步电机控制器。在永磁同步电机控制器中，单电阻电流采样模块用于采样三相逆变器的母线电流；三相电流重构模块用于对单电阻电流采样模块采样的母线电流重构，得到三相定子线圈电流；逆派克变换模块用于进行坐标变换，将旋转坐标系下的直轴电压U_d和交轴电压U_q转换为α-β静止坐标系下的定子相电压矢量的分量U_α和U_β；脉宽调制模块根据两个分量U_α和U_β计算实际输出的PWM信号的占空比，生成并输出具有相应占空比的PWM信号，以驱动三相逆变器中的开关进行相应的开合动作。

前述永磁同步电机控制系统控制电机启动的过程包括如下三个子过程：定位过程，是指在电机启动前，由于转子位置未知而施加给定子一个恒定的电压矢量，以使得转子定位在某一已知的初始位置；开环拖动过程，是指控制转子以初始位置为起点，缓慢增加定子上电压矢量的旋转速度，以将转子拖动起来；闭环运行过程，是指当转子的旋转速度足够高而使得转子位置估算模块的结果收敛(即：可估算出准确的转子位置角度)时，对电机进行FOC控制。

在其中的定位过程中，现有技术采用了一次定位方式，这样，若一次性施加给定子的电压矢量使得定位后的转子位置与期望值反向，则会导致定位失败，使得电机无法成功启动。所谓的期望值是指施加给定子的电压矢量与转子磁链矢量之间的角度为0，即施加给定子的电压矢量与转子磁链矢量同向，如图2b所示；然而这种一次定位方式存在一种天然的缺陷，即在定位过程中有可能出现施加给定子的电压矢量与转子磁链矢量之间的角度为180度的情况，亦即出现施加给定子的电压矢量与转子磁链矢量反向的情况，如图2c所示，该种定位反向的情况属于无法自恢复的稳态，若在该转子位置进行开环拖动操作，则极易造成失步，进而导致启动失败。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种永磁同步电机中转子初始位置的定位方法，旨在解决现有技术采用一次定位方式对永磁同步电机的转子进行初始位置的定位，容易导致定位失败而使得电机无法成功启动的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种永磁同步电机中转子初始位置的定位方法，所述方法包括以下步骤：

根据上位机发出的启动指令，控制单电阻电流采样模块和三相电流重构模块停止工作；

根据上位机发出的所述启动指令，至少两次向逆派克变换模块输入旋转坐标系下的直轴电压值、交轴电压值及转子位置角度，以实现对转子的至少两次定位；

在最后一次向所述逆派克变换模块输入旋转坐标系下的直轴电压值、交轴电压值及转子位置角度后，相应控制所述单电阻电流采样模块和所述三相电流重构模块恢复工作。

本发明实施例的另一目的在于提供一种永磁同步电机中转子初始位置的定位系统，所述系统包括：

第一工作模式控制模块，用于根据上位机发出的启动指令，控制单电阻电流采样模块和三相电流重构模块停止工作；