[发明专利]一种永磁同步电机自抗扰启动方法

摘要

本发明涉及一种永磁同步电机自抗扰启动方法，属于电机驱动技术领域。实时检测永磁同步电机逆变器的母线电流和反电动势，对其进行判断，使永磁同步电机逆变器执行等待、强制停止命令或进入预启动模式；设置一个间隔启动时间Tn和重新启动次数w，使永磁同步电机每隔时间Tn重新启动一次，共启动小于等于w次，若启动失败，向永磁同步电机逆变器发送故障信息；初始位置检测模块包括给定子绕组施加一系列大小相等方向不同的电压脉冲并检测其相应电流的方法来获得转子的初始位置。本发明启动方法，提高了永磁同步电机启动的可靠性，减少了控制器频繁启动对电机造成的损害，同时增加了无传感器控制的角度控制精度，提高了电机控制系统的性能。

主权项

1.一种永磁同步电机自抗扰启动方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）在磁场定向坐标上，将电机的电流矢量分解成为产生磁通的励磁电流分量i_d和产生转矩的转矩电流分量i_q，并使励磁电流分量i_d和转矩电流分量i_q互相垂直；（2）设永磁同步电机为三相定子绕组方式，其中A，B，C为角度互差120°的三相定子绕组，设U_a，U_b，U_c为三相定子绕组的相电压，则有：三相定子电压的合成矢量为U_s，合成矢量U_s的轨迹为一个圆，即：U_s=U_a+a*U_b+a²*U_c=U_msinωt-jU_mcosωt=U_me^-jωt其中，U_m为三相定子绕组的相电压幅值，ω为电机转子角频率；（3）实时检测永磁同步电机的转子角速度ω_r和角位置θ，并实时检测永磁同步电机的任意两相定子的相电流i_a和i_b，并对相电流进行矢量变换，得到矢量变换后的i_d和i_q，对i_d和i_q分别通过比例积分调节器，得到永磁同步电机三相定子的交直流轴电压值u_d和u_q，该电压值u_d和u_q经过坐标变换后，得到永磁同步电机三相定子的电压值u_α和u_β，利用空间矢量占空比控制方法对电压值u_α和u_β进行处理后，得到用于驱动永磁同步电机的六路脉冲逆变器控制信号；（4）上述六路脉冲逆变器控制信号驱动开关管，使永磁同步电机启动，检测永磁同步电机逆变器的母线电流i_bus和反电动势，对母线电流i_bus和反电动势进行判断，若母线电流i_bus及反电动势的值同时不为零，则使永磁同步电机逆变器执行等待或强制停止命令，即向永磁同步电机发出一组设定的参考电压矢量，强制转子停止或定位，参考电压矢量的取值为占空比不变的轴向矢量，若母线电流i_bus及反电动势的值同时为零，则使永磁同步电机逆变器进入预启动模式；（5）当步骤（4）的预启动失败时，设置一个间隔启动时间T_n和重新启动次数w，使永磁同步电机每隔时间T_n重新启动一次，共启动小于等于w次，若启动失败，向永磁同步电机逆变器发送故障信息；（6）在矢量变换后的坐标系下，三相定子电压方程的矩阵形式为：uduq=R+pLd-ωLqωLdR+pLqidiq+0ωψf]]>对三相定子电压方程的矩阵进行矢量变换，即将同步旋转的矢量坐标系转换到与定子相对静止的矢量坐标系：uαuβ=cosθr-sinθrsinθrcosθruduq]]>则永磁同步电机的角位置θ的余弦由下式计算得到：cosΔθ(n)=cosΔθ(n-1)+TsΦ{vx(n-1)-Rix(n-1)-Lix(n)-ix(n-1)Ts}]]>用于控制永磁同步电机的角位置θ_me通过下式计算得到：θ_Me(n)=θ_Me(n)+tan^-1{sinΔθ(n)/cosΔθ(n)}其中，n是系统对永磁同步电机电流的采样次序，Ts是采样时间，R是永磁同步电机三相定子的电阻，L是永磁同步电机三相定子的电感，Ψ_f是永磁同步电机的转子磁通，是永磁同步电机的定子磁通，V_x是逆变器向永磁同步电机施加的激励电压，i_x是逆变器向永磁同步电机施加的激励电流，θ_me是用于控制永磁同步电机的角位置。