[发明专利]一种用于永磁同步电机转子初始位置检测方法

说明书

一种用于永磁同步电机转子初始位置检测方法，包括：建立永磁同步电机的离散数学模型；基于永磁同步电机的离散数学模型，在α‑β轴注入高频电压，相应的在α‑β轴得到高频电流响应；基于高频电流响应和转子位置角之间的关系，计算得到转子位置角；所述的转子位置角是指电机的d轴和α轴之间的夹角；进行磁极判断。本发明的方法简单，并且不受高频电压的幅值和角频率的影响。转子初始位置角的平均检测误差近似为2.8°，误差较小，精度高于编码器的分辨精度，具有较好的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机。特别是涉及一种用于永磁同步电机进行无位置传感器控制获得转子初始位置的用于永磁同步电机转子初始位置检测方法。

背景技术

永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor，PMSM)由于无需励磁电流、体积轻便、运行效率和功率密度都很高，在工业领域尤其是数控机床、工业机器人、航空航天等领域得到越来越广泛的应用。为了实现永磁同步电机高性能控制，需要精确检测转子初始位置，初始位置角判断的准确性关系到电机能否顺利起动、能否以最大转矩起动以及带载能力的问题，一直是工程技术界研究的热点和难点问题之一。

近年来，对于永磁同步电机转子初始位置检测，国内外学者做出深入研究，提出了一些方法。其中比较有代表性的方法有电压脉冲矢量注入法、高频信号注入法等。通过向电机施加一系列相等幅值、不同方向的电压脉冲，检测并比较相应的定子电流来估算转子的初始位置，是电压脉冲注入法的基本思想。因此可以通过检测电流的变化来获得转子的初始位置，理论上误差较小。但这种方法也存在一定问题，电压矢量的幅值和作用时间过大或过小都会影响转子初始位置检测的准确性。针对以上问题，需要对控制方法进行改进，使得对于转子初始位置的检测更加准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于永磁同步电机转子初始位置检测方法。

本发明所采用的技术方案是：一种用于永磁同步电机转子初始位置检测方法，包括如下步骤：

1)建立永磁同步电机的离散数学模型：包括永磁同步电机在d-q轴坐标系和A-B-C坐标系以及α-β静止坐标系下的磁链方程和电压方程，以及永磁同步电机的运动方程；所述的d-q轴是电机两相旋转坐标系；

2)基于永磁同步电机的离散数学模型，在α-β轴注入高频电压，相应的在α-β轴得到高频电流响应；即，在α-β轴注入高频电压u_α和u_β，令u_α＝u_β＝U_mcosω_ht得高频电流响应，由电流响应的幅值经过低通滤波减去直流偏置分量后得到包含转子位置信息的电流表达式；其中，α-β轴是电机的两相静止坐标系；U_m表示注入高频电压幅值，u_α、u_β表示注入高频电压在α-β轴上电压分量，ω_h表示注入高频电压信号的角频率；

3)基于高频电流响应和转子位置角θ之间的关系，计算得到转子位置角θ；所述的转子位置角θ是指电机的d轴和α轴之间的夹角；

4)进行磁极判断。

步骤1)中：

所述的d-q轴坐标系下的磁链方程为

式中，ψ_d、ψ_q分别为电机的d、q轴磁链分量，L_d、L_q为电机的d、q轴电感，ψ_f为电机的永磁体过定子绕组的磁链，i_d、i_q分别为d、q轴电流；

所述的d-q轴坐标系下的电压方程为