[发明专利]无位置传感器的平面电机的动子初始位置检测方法

说明书

本发明公开了一种无位置传感器的平面电机的动子初始位置检测方法，该方法包括：在平面电机处于静止状态下时，同时给所述平面电机的三相动子绕组注入检测电流并保持注入预设时间；然后重复多次检测在预设时间内平面电机的三相动子绕组的响应电压的实时极大值，并将响应电压的实时极大值的平均值作为响应电压的理论极大值；再比较三相动子绕组的响应电压的理论极大值并确定平面电机的位置区域；最后根据响应电压和位置数据关系表计算出平面电机的动子位置。本发明可在电机动子平台无需运动的情况下，估算出电机动子的初始位置，实现无位置传感器平面电机的初始位置检测，为电机的精确稳定运行提供保障，而且电机的初始位置检测误差小于0.3 mm。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，特别涉及一种无位置传感器的平面电机的动子初始位置检测方法。

背景技术

平面电机的可靠运行和高性能控制必须准确地获取电机位置信息，电机位置信息获取的传统方法是采用精密位置传感器。然而位置传感器在平面电机系统的使用存在系统复杂度和机械安装精度要求高、系统电气连接线过多引起的系统抗干扰能力差、位置传感器环境适应能力弱、高精度传感器的高昂价格导致电机系统成本增加等诸多问题。位置传感器的使用阻碍了平面电机的发展，限制了平面电机的应用范围。因此，无位置传感器位置检测方法的研究成为电机控制领域的主要研究方向之一。

迄今为止，电机的无位置传感器位置检测方法主要包含以下几种：电流波形检测法、磁链法、互感检测法、观测器法、脉冲注入法、调制法、附加元件法、智能检测法等多种位置估计算法。以上提出的无位置传感器位置检测方法都存在各自的运行条件和优缺点。电流波形检测法忽略电机绕组压降和反电动势的影响，只能适用于低速运行。磁链法利用电流-磁链-位置之间的对应关系建立磁链-电流-位置的三维数据表，检测电机绕组的相电流和相电压，计算出绕组磁链后与相电流一起查询已建立的三维数据表即可获得转子位置。该方法因为三维数据表占用内存大，灵活性较差，算法耗时严重影响电机性能。互感检测法非导通相中产生的互感电压大小与转子位置的映射关系实现位置检测。无需外加检测信号，易于实现，但由于电机漏磁较小导致实时互感电压的变化很小，进而使得位置检测误差较大。观测器法计算量大，并且数据收敛速度影响电机位置检测精度。脉冲注入法是将高频电压脉冲注入电机的非导通相，通过检测电机绕组响应电流计算出绕组电感，利用电感与位置的关系间接检测出转子位置。在脉冲注入法的基础上，相继提出了三次样条模型法、电感矢量法、电流阈值法、相电感分区法等多种改进方法。这些方法虽然简单，但检测精度与电机速度及脉冲频率有关，速度过快或脉冲频率过低都会导致检测误差较大。附加元件法：在电机的本体结构上安装附加元件，这些元件的某些电磁参数与转子位置构成变化关系，通过检测这些电磁参数即可间接获得转子位置。该方法原理简单，但是需要添加额外硬件资源，增加了系统安装难度。随着智能技术的快速发展，模糊控制、神经网络等智能检测方法开始应用于电机控制技术中。该方法不需要建立准确的系统数学模型，通过电流、磁链等数据进行离线训练可以拟合出电机磁链、电流和位置之间的关系从而得到电机的位置信息，但存在模糊规则难调节、需要大量离线训练时间、对处理器要求高等问题。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种无位置传感器的平面电机的动子初始位置检测方法，可在电机动子平台无需运动的情况下，估算出电机动子的初始位置，实现无位置传感器平面电机的初始位置检测。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种无位置传感器的平面电机的动子初始位置检测方法，包括如下步骤：

在平面电机处于静止状态下时，同时给所述平面电机的三相动子绕组注入检测电流并保持注入预设时间；

重复多次检测在预设时间内平面电机的三相动子绕组的响应电压的实时极大值，并将各相动子绕组多次检测的响应电压的实时极大值的平均值作为响应电压的理论极大值；