[发明专利]一种电机无位置传感器控制方法

说明书

本发明公开了一种电机无位置传感器控制方法，所述方法包括以下步骤：在定子绕组中注入高频信号，利用磁耦合谐振原理，在转子上安装调制后的线圈；线圈在定子绕组产生反映阻抗，使得定子绕组中关于高频信号的反映阻抗增大，通过检测高频信号的变化，可得到转子的位置信号；调制后的线圈的谐振频率与高频信号的频率相匹配，使得定子绕组与调制后的线圈的互感磁通增加。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机无位置传感器控制方法。

背景技术

传统电机控制依赖于位置传感器检测电机转子位置以获得电机的控制信息。但是位置传感器也带来了电机体积成本增加，传感器在恶劣工作环境效果差等问题。因此，电机的无位置传感器控制受到国内外学者的重视，并提出了各种新颖的解决方法。

反电动势过零点检测法是目前最成熟和应用最广泛的一种无位置传感器控制方法，但因为电机反电动势正比于电机转速，在电机低转速或者停转的情况下这种方法难以获得精确的位置信息。而其他诸如续流二极管法以及反电动势三次谐波法则有较多限制，应用范围小。有文献^[1]提出在电机控制驱动间隙通过功率驱动电路施加高频检测信号，根据绕组反馈比较各项绕组电感差异，进而估计转子位置。这种高频信号注入法要求电机内部具有凸极效应，但由于永磁电机的交直轴电感差异小，尤其对于表贴式永磁电机，这种方法控制困难。

发明内容

基于高频信号注入法的永磁电机无位置传感器控制中，因为永磁电机的凸极效应不明显，电感差异检测困难，针对该问题，本发明提出基于磁耦合谐振原理的一种新型转子位置检测方法，在转子上安装与高频注入信号频率对应的调制线圈，通过检测定子绕组中三相高频电流的变化，可确定转子的位置，详见下文描述：

一种电机无位置传感器控制方法，所述方法包括以下步骤：

在定子绕组中注入高频信号，利用磁耦合谐振原理，在转子上安装调制后的线圈；

线圈在定子绕组产生反映阻抗，使得定子绕组中关于高频信号的反映阻抗增大，通过检测高频信号的变化，可得到转子的位置信号；

调制后的线圈的谐振频率与高频信号的频率相匹配，使得定子绕组与调制后的线圈的互感磁通增加。

进一步地，所述线圈的电路为谐振电路。

优选地，调制后的线圈的谐振频率、与定子绕组注入的高频信号频率耦合。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

1、针对静止和低速、大转矩运行状态下永磁电机转子位置难检测问题，采用高频检测信号分时和分频复用可实现转子位置的估算，但频率较高时受集肤效应等影响绕组电感的差异反而会减小，因此本发明通过在转子上增设调制后的线圈，使线圈与高频注入信号的频率一致，产生谐振；

2、调制后的线圈对定子绕组的高频信号的影响可用反映阻抗表示，反映阻抗随电机旋转变化，使得高频电流也随着电机旋转变化，避免了直接检测永磁电机三相电感差异困难的问题。

附图说明

图1为现有技术的永磁电机的驱动电路图；

图2为本发明的定子绕组与调制线圈构成的磁耦合谐振系统电路图；

图3为本发明的转子增设调制线圈的永磁电机基本结构(一对极)示意图；

图4为本发明的永磁电机转子初始位置及磁势图；

图5为本发明的永磁电机理想三相反映阻抗、开关信号与功率器件导通关系图；

图6为本发明的转子增设调制线圈的永磁电机基本结构(两对极)示意图。

表1为电机转子旋转位置与三相高频电流差异、导通的功率器件对应关系表。

具体实施方式