[发明专利]一种基于高频注入法优化的电机转子磁极检测方法

说明书

本发明涉及永磁同步电机控制领域，公开了一种基于高频注入法优化的电机转子磁极检测方法，包括：S1：通过注入高频电压，获取电机转子初始位置的电角度；S2：读取电角度，分别对d轴给定一段相同时间的稳态正向电压Ud与稳态负向电压‑Ud；S3：采集d轴结束时的两次稳态电流，确认稳态电流的斜率，判断电角度的位置信息，进而区分电机转子的N、S极，获取电机转子的位置信息。本发明利用高频注入法，获取电机转子的初始电角度，接着通过给定响应的正负稳态电压值，利用得到的稳态电流斜率进行判断电机转子N、S极，最终获取电机转子的准确位置，解决了现有技术因不同电压幅值造成的误差，无法准确得出电机转子的位置的问题。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机控制领域，特别涉及一种基于高频注入法优化的电机转子磁极检测方法。

背景技术

永磁同步电机以其高功率密度获得了更多的应用场合，在电动汽车中，永磁同步电机已经成为主导的电驱动系统的主体。在实际使用过程中，一般我们需要安装位置传感器来提供位置信号，此时我们需要检测转子的初始位置，以便于设定位置传感器的初始值；另外在一些无速度传感器控制的场中，我们也需要对转子初始位置进行观测，之后才能控制电机的启动。

目前，为获取转子初始电角度有多种方法，例如高频电压响应法、电流上升率法、闭环电流上升率法等，在获取到包含转子初始位置的电角度后，都需要经过繁琐的计算才能获取到转子的初始位置。现在获取转子初始位置使用得比较多的是高频电压注入法，该方法需要给定一个合适幅值的高频电压幅值给定电机，不同电压幅值的情况下的误差变化很大，在电压较低或者较高的时候误差较大，只有合适的电压能够达到更高的精度，利用施加的稳态电压检测电流幅值，稳态时d轴负方向(即S极)和正方向(即N极)数值是接近的，容易误判。采用高频电压注入法获得电机转子位置时，可利用傅里叶级数方法提取到转子电角度，但不能对转子NS极性进行区分。

发明内容

为了解决现有技术需要经过繁琐的计算才能获取到转子的初始位置的问题，本发明提供了一种基于高频注入法优化的电机转子磁极检测方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于高频注入法优化的电机转子磁极检测方法，包括以下：

S1：通过注入高频电压，获取电机转子初始位置的电角度；

S2：读取电角度，分别对d轴给定一段相同时间的稳态正向电压Ud与稳态负向电压-Ud；

S3：采集d轴结束时的两次稳态电流，确认稳态电流的斜率，判断电角度的位置信息，进而区分电机转子的N、S极，获取电机转子的位置信息。

进一步地，所述S1包括：

S11：通过高频电压响应法向电机定子给定以下输入：

其中s表示定子，dqsc表示静止dq坐标系下的定子载波电压，Vc是注入电压的幅值；

最终会产生的稳态电流为：

式(2)忽略了高次的谐波，使用过程中，仅关注式(2)中的第二项，即负序分量，其中含有转子角度r的信号，负序的幅值较大；

S12：利用傅里叶级数的方法得到负序分量的角度信息：

通过式(3)提取到电机转子的电角度。

进一步地，所述S1的高频电压注入包括：通过电压开环控制，给定电压Uq和高频电压频率，启动MCU开环控制。

进一步地，所述S2包括：

S21：在通过注入高频电压得到角度值后，基于FOC控制下，直接给定d轴电压，按高频电压法得到的电角度进行SVPWM控制；