[发明专利]一种永磁同步电机初始位置的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电机驱动与控制技术领域，具体来说，涉及一种永磁同步电机初始位置的检测方法。

背景技术

由于具有高效率、高转矩密度、高功率密度等优点，近几年永磁同步电机(PMSM)备受关注。在永磁同步电机驱动系统中，转子位置尤为关键，一般通过机械位置传感器获取。例如，旋转变压器和光电编码器。然而，位置传感器的使用增加了永磁同步电机驱动系统的体积和成本。此外，位置传感器的存在还降低了系统可靠性。因此，近年来无位置传感器控制成为了一个热门课题，很多无位置控制方法已经被提出。

为了实现无位置控制，必须获取转子的初始位置，然而，在一些特殊场合(如轨道交通)不能出现逆转起动转矩。因此，许多学者提出了永磁同步电机初始位置检测方法，然而大多数方法都是针对具有显著凸极性的内嵌式永磁同步电机。对于表贴式永磁同步电机，由于d轴、q轴电感很接近，初始位置检测很难实现。目前，永磁同步电机初始位置检测方法大致可以分为以下三大类：

1.基于永磁同步电机反电动势的初始位置检测方法

这一类方法利用永磁同步电机反电动势来检测电机初始位置，具有结构简单，对硬件要求低等优点。但是，这类方法的不足是电机低速运行或零速时反电动势较小或为零，从而不利于位置检测或根本无法进行电机初始位置的检测。

2.基于高频信号注入的初始位置检测方法

这一类方法通过给永磁同步电机注入高频电压信号得到高频电流响应信号，其高频电流响应信号中含有转子的位置信息，解决了反电动势法在低速运行或零速时的位置检测问题，在理论上可以确保电机初始位置检测的可行性。但是，这类方法对高频电流响应信号的解调算法很复杂，运算量大，理论性强，实际应用中往往问题较多，并且这类方法主要针对具有显著凸极性的内嵌式永磁同步电机。

3.基于脉冲信号注入的初始位置检测方法

这一类方法与基于高频信号注入的初始位置检测方法类似，通过给永磁同步电机注入电压脉冲信号得到电流脉冲响应信号，其电流脉冲响应信号中含有转子位置信息，这类方法的优点是不需要对电流脉冲响应信号进行解调运算。但是，这类方法提取出的初始位置具有对称性，很难区分转子N/S极，而且转子也易受注入脉冲影响而发生微小转动。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种永磁同步电机初始位置的检测方法，该检测方法适用于表贴式永磁同步电机，通过给定一组假定转子位置序列，在每一个假定转子坐标系下，给电机施加d轴电压，根据d轴电流的大小检测表贴式永磁同步电机初始位置，确保初始位置检测的准确性，提高控制系统的可靠性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明实施例所采用的技术方案是：

一种永磁同步电机初始位置的检测方法，该检测方法包括以下步骤：

第一步：在控制器中对永磁同步电机依次给定一组假定转子位置序列θ_ass(n)，θ_ass(n)＝2nπ/N,n＝0、1、2、···、N-1；N为大于1的整数；每个假定转子位置对应一个假定转子坐标系；在每个假定转子坐标系下，d轴电压参考值U_{d_ass}给定为正常数，q轴电压参考值U_{q_ass}给定为0；

第二步：取第n个假定转子位置，根据该假定转子位置对应的假定转子坐标系中的d轴电压参考值和q轴电压参考值，以及假定转子位置，通过SVPWM方法计算三相占空比；n的初始值为0，且n表示第六步返回第二步的次数；n＝0、1、2、···、N-1；

第三步：通过三相占空比和三角波比较，产生开关信号(S_A、S_B、S_C)，进而控制三相半桥电路；三相半桥电路的输出端和电机输入端相连；

第四步：用电流传感器测量电机的三相电流i_a、i_b、i_c；

第五步：根据永磁同步电机三相电流i_a、i_b、i_c和假定转子位置，通过式(1)计算得到在第二步中假定转子位置对应的假定转子坐标系下的d轴电流i_{d_ass}：