[发明专利]一种永磁同步电机的d轴正方向判断方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机领域，特别是涉及永磁同步电机的d轴正方向判断方法。

背景技术

对于表贴式永磁同步电机转子初始位置检测的方法，由于电机转子是静止的，无法通过检测电机反电势来估计转子初始位置，目前一般都是采用信号注入的方式，其中研究较多的是高频信号注入法。

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.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，检测q轴高频电流响应并建立位置估计闭环得到转子位置的初次估计值。再在估计的d轴方向注入正负电压脉冲，利用正负电流作用下直轴等效时间常数的不同判断d轴正方向，这类方法在初始位置估计全过程中需注入两种类型的信号，实现比较复杂。磁极正方向判断过程需要注入正负电压脉冲再比较电流响应衰减到0所用的时间，这也需要花费一定的时间。刘颖,周波,赵承亮,等.基于脉振高频电流注入SPMSM低速无位置传感器控制[J].中国电工技术学报,2012,7(27):139-145.首次采用脉振高频电流注入法实现SPMSM转子位置估计，但是没有提及如何对d轴正方向进行判断。

根据现有文献查阅的情况，目前还没有文章专门针对脉振高频电流注入法中的d轴正方向判断展开研究。

发明内容

本发明提供的具体技术方案是：一种永磁同步电机的d轴正方向判断方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

1.一种永磁同步电机的d轴正方向判断方法，其特征在于，具体步骤：

步骤一、采用脉振高频电流注入法构建转子闭环系统，获取d轴电压响应(1)；

步骤二、记录d轴电压响应(1)在注入电流信号相位为π/2、3π/2时的幅值；

步骤三、比较两个幅值大小，判断d轴正方向，得到d轴正方向判断后的补偿值。

2.步骤一中构建转子闭环系统,估计转子同步旋转坐标系q轴电流给定为0，向d轴电流注入一个脉振高频正弦信号，构建转子闭环系统，提取转子同步旋转坐标系的d轴电压响应

3.步骤二中，记录d轴电压响应在ω_ht＝π/2和ω_ht＝3π/2时的电压幅值|U₁|、|U₂|。

4.步骤三中比较两个幅值大小，将|U₁|、|U₂|的值经过低通滤波(2)后进行比较运算，判断d轴正方向。根据|U₁|、|U₂|的大小比较判断d轴正方向，得到d轴正方向判断后的补偿值；若|U₁|<|U₂|，则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；若|U₁|>|U₂|，则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。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)本发明在判断d轴正方向过程中，注入的电流始终为正弦高频信号，无需注入正负脉冲等其它形式的信号，简化了估计过程；

(2)本发明记录d轴电压响应在注入电流信号相位为π/2和3π/2时的电压幅值，通过比较幅值大小判断d轴正方向，该过程在一个注入电流信号的周期内即可完成，缩短了d轴正方向判断过程所需时间。

(3)本发明d轴判断方法非常适合高频电流注入法，对电机运行无影响，结构简单，可靠性高，降低了操作的复杂性，简化了初始位置估计过程。

附图说明

图1为d轴正方向判断的信号提取与调制过程的原理框图；

图2为表贴式永磁同步电机转子基于高频电流注入法的转子闭环控制框图；

图3为两相静止坐标系、实际两相同步旋转坐标系与估计两相同步旋转坐标系的相对关系示意图；

图中：1为记录电压幅值，2为低通滤波器，3为比例积分调节器(PI)，4为Park逆变换，5为空间矢量脉宽调制，6为3相逆变器，7为表贴式永磁同步电(SPMSM)，8为Clarke变换，9为Park变换。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明提供一种新的永磁同步电机d轴正方向判断方法，具体包括以下步骤：

步骤一、采用脉振高频电流注入法构建转子闭环系统，获取d轴电压响应；