[发明专利]一种永磁电机初始转子位置及速度检测方法

说明书

本发明涉及一种永磁电机初始转子位置及速度检测方法，具体包括：步骤1：设计采样电路，利用采样电路对断电状态下永磁同步电机反电势正弦线电压进行采样，输出脉冲信号；步骤2：将采样电路输出脉冲信号输入至控制器，利用控制器对电机转子位置和电机转速进行估计，得到估计值；步骤3：利用电机转子位置和电子转速的估计值进行带速重投控制操作。本发明提出了一种简单低成本的电压检测方法，设计了采样电路，通过输出脉冲信息可简单估计出电机转子位置和转速信息，为无位置传感器条件下电机带速重投控制提供了较为准确的电机转子位置初始角和初始转速，实现了较好的带速重投控制的性能。

技术领域

本发明涉及轨道交通牵引传动系统领域，在无位置传感器条件下永磁同步电机进行带速重投时实现电机初始转子位置和转速的检测。尤指一种永磁电机初始转子位置及速度检测方法。

背景技术

不同于异步电机，永磁同步电机采用永磁体励磁，不需要提供励磁电流，使得永磁同步电机具有结构简单、功率密度高等优势，被广泛应用于轨道交通牵引传动系统等领域。

为了解决位置传感器应用于牵引传动系统时造成的系统成本增加、空间减小、可靠性降低等缺陷，无位置传感器控制技术逐步发展成为当下的研究热点。在牵引传动系统中，带速重投控制是电力机车必须具备的功能。然而在无位置传感器条件下，系统无法检测得到电机转子位置和转速，如若初始转子位置和速度存在较大误差，重投过程可能会造成很大的电流冲击，甚至损坏系统部件。

现有文献中，通常采用短路电流法和基于电压传感器的反电势观测法对电机转子位置和转速进行估计。申请号为CN201310512095.0的专利利用了短路电流法，控制系统向电机注入零电压矢量，检测电机绕组短路电流，通过注入电压和短路电流估算得到转子位置和转速信息。该方法并不复杂，但对短路时间有较高的要求，若短路时间较短，短路电流较小，电流传感器对短路电流采样时的测量误差较大；若短路时间较长，会造成较大的电流冲击，长此以往影响系统设备的正常运行。在反电势观测法中，需利用电压传感器检测电机端电压，通过检测电压幅值来估计电机转子位置和转速，申请号为CN201811188488.X的专利设置了3个电压传感器用于采集电机三相端电压，申请号为CN201910398876.9的专利设置了1个电压传感器用于采集定子线上感应电动势信号，电压传感器的利用增大了系统的费用成本和空间成本。

因此，设计一个简单低成本的电机转子位置及转速估计方法，具有重要的意义。

发明内容

本发明提出了一种简单低成本的电压检测方法，设计了一种采样电路，通过输出脉冲信息可简单估计出电机转子位置和转速信息，为无位置传感器条件下电机带速重投控制提供了较为准确的电机转子位置初始角和初始转速，实现了较好的带速重投控制的性能。与传统方法不同，本发明没有用到电压传感器，无需准确检测出电机反电势幅值信息，只需要检测出采样电路输出脉冲信号就可以估计出电机转子位置和转速信息。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种永磁电机初始转子位置及速度检测方法，具体包括：

步骤1：设计采样电路，利用采样电路对断电状态下永磁同步电机反电势正弦线电压进行采样，输出脉冲信号；

步骤2：将采样电路输出的脉冲信号输入至控制器，利用控制器对电机转子位置和电机转速进行估计，得到估计值；

步骤3：利用电机转子位置和电机转速的估计值进行带速重投控制操作。

在上述方案的基础上，步骤1中，永磁同步电机反电势正弦线电压包括：正弦线电压u_ab、正弦线电压u_bc和正弦线电压u_ca。

在上述方案的基础上，所述正弦线电压u_ab的采样电路包括：限流电阻R₁、限流电阻R₂、光耦芯片、反相器和缓冲器；