[发明专利]多相永磁同步电机的转子初始位置角检测方法及检测装置

说明书

本发明公开了一种多相永磁同步电机的转子初始位置角检测方法及检测装置，属于电机控制领域，包括：依次悬空两套三相绕组对应的一相绕组，并施加大小相等、方向相反的电压脉冲矢量，记录对应的响应电流；根据每套三相绕组的响应电流数据分别计算转子磁极轴向角度θ_e1和θ_e2，将θ_e1、θ_e2或者θ_e＝(θ_e1+θ_e2)/2作为初判角θ_e，并从12个候选电压脉冲矢量中筛选出离θ_e方向和离θ_e+π方向最近的两个；向两套三相绕组中分别施加筛选出的两个候选电压脉冲矢量并记录响应电流峰值和交换两套三相绕组中施加的候选电压脉冲矢量并记录响应电流峰值和若且则判定转子初始位置角为θ_e；若且则判定转子初始位置角为θ_e+π。

技术领域

本发明属于电机控制领域，更具体地，涉及一种多相永磁同步电机的转子初始位置角检测方法及检测装置。

背景技术

永磁同步电机具有功率因数高、过载能力强以及输出转矩能力强等特点，在工业系统中得到了广泛的应用。而永磁同步电机转子初始位置检测是永磁同步电机调速系统中必不可少的环节。准确的检测出转子初始位置对于永磁同步电机顺利启动以及实现最大转矩运行有重要意义。若检测误差过大会降低电机的启动性能，甚至导致电机启动失败或者发生电机反转。因此，永磁同步电机的转子初始位置检测一直是工程技术界研究的热点和难题之一。

目前永磁同步电机转子初始位置检测方法主要有以下四种：1)预定位置法，2)高频信号注入法，3)电压空间矢量法，4)电压脉冲注入法。

预定位置法是通过向电机定子施加一个固定方向的电压矢量，将转子定位到电压矢量的方向，于是转子的初始位置就是该矢量方向。该方法的精度受负载影响较大，而且需要转子旋转，不适用某些要求在定位时转子保持静止的场合。

高频信号注入法主要应用于永磁同步电机在零速和低速时无位置传感器控制中，也可用于转子初始位置检测，其原理是向电机中注入特定的高频电压信号，接着从定子电流中提取出高频响应电流，然后再利用该电流确定转子的初始位置。该方法算法较为复杂，并且参数调节困难。

电压空间矢量法是通过向电机中注入幅值相同、方向不同的一系列电压矢量，检测并比较响应电流的大小来确定转子的初始位置。该方法需要找出大小合适的电压矢量，不能太大，不然电机可能会发生转动，造成转子初始位置检测失败，也不能太小，否则响应电流较小，信噪比低，影响转子初始位置的检测精度；而且如果想得到准确的转子初始位置，就需要施加多个不同方向的电压矢量，检测过程较为复杂。

电压脉冲注入法是向三相绕组中的两相注入电压脉冲，由响应电流计算出线电感，再结合电机线电感与转子位置角的函数关系，估算出转子的初始位置。该方法同样存在需要事先找出合适大小的电压脉冲的问题。

相比于预定位置法和高频信号注入法，电压空间矢量法和电压脉冲注入法的应用更为广泛，但是，这两种方法都需要对于注入电压的大小有严格的要求，若太小，则容易受干扰影响，检测精度得不到保证，若太大，则电机转子可能转动，导致检测失败。如何确定合适的电压脉冲大小，往往需要反复尝试，及其复杂，而且在电机参数发生变化时，往往需要重新确定合适的电压脉冲大小。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种多相永磁同步电机的转子初始位置角检测方法及检测装置，其目的在于，有效解决传统的转子初始位置角检测方法在注入电压脉冲过大时因电机出现振动而引起转子初始位置检测精度不高甚至检测失败，在注入电压脉冲过小时检测精度低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种多相永磁同步电机的转子初始位置角检测方法，多相永磁同步电机中包含N套三相绕组，N≥2；转子初始位置角检测方法包括如下步骤：