[发明专利]电力机器人转子初始位置检测方法

摘要

本发明公开了一种电力机器人转子初始位置检测方法，首先通过控制驱动电路向电机施加三种不同的电压脉冲，分别检测A/B/C相的相电流响应峰值，通过对三相相电流峰值进行比较后，初步判断转子位置所在区间。根据转子位置所在区间，再次控制逆变器施加相对于该区间的一种电压脉冲，同时检测该相的电流峰值并与第一步中所检测到的电流峰值进行比较，在4次电流峰值检测过程中，选择3次检测值，进行三角函数变换，最终确定转子初始位置角。本发明提供的永磁同步电机转子初始位置检测方法，能够非常准确的检测一种永磁同步电机转子初始位置，实现电机的顺利起动；实施过程简单，不需要依赖任何电机参数，测量结果准确，具有很强的工程实用价值。

主权项

1.电力机器人转子初始位置检测方法，其特征在于：首先通过控制三相逆变器向永磁电机施加三次不同的电压脉冲，分别检测A相、B相和C相的相电流响应峰值，通过对三相相电流响应峰值进行比较后，初步判断转子位置角所在区间；再根据转子位置角所在区间，再次通过控制三相逆变器向永磁电机施加一次相对于所述区间的电压脉冲，同时检测相应的电流峰值并与之前三次检测得到的电流峰值进行比较，在四次电流峰值检测过程中，选择最优的三次检测值进行三角函数变换，最终确定转子初始位置角；具体包括如下步骤：（1）采用三相逆变器向永磁电机施加电压脉冲，检测规则为：当A相上桥臂导通，B相和C相下桥臂导通时，检测A相电流峰值为i_A；当B相上桥臂导通，A相和C相下桥臂导通时，检测B相电流峰值为i_B；当C相上桥臂导通，A相和B相下桥臂导通时，检测C相电流峰值为i_C；根据永磁电机凸极效应，检测电流峰值随转子位置角的变化呈现如下式的变化规律：iA=Io+Imcos(2θr)iB=Io+Imcos(2θr+23π)iC=Io+Imcos(2θr-23π)]]>其中，I_m为随转子变化的电流幅值，θ_r为转子初始位置角；I_o为直流分量；根据下述判据，初步判断转子初始位置角θ_r：若i_A≥i_C>i_B，则θ_r位于的位置区间为0°～30°或180°～210°；若i_C≥i_A>i_B，则θ_r位于的位置区间为30°～60°或210°～240°；若i_C>i_B≥i_A，则θ_r位于的位置区间为60°～90°或240°～270°；若i_B≥i_C>i_A，则θ_r位于的位置区间为90°～120°或270°～300°；若i_B>i_A≥i_C，则θ_r位于的位置区间为120°～150°或300°～330°；若i_A>i_B≥i_C，则θ_r位于的位置区间为150°～180°或330°～360°；（2）基于初步判断得到的转子初始位置角θ_r，根据θ_r的区间的不同，会造成永磁体磁极方向和绕组电流所产生的磁场方向相同/相反，从而使得铁心更加饱和/减少饱和，磁导率降低/增加，电感值减小/变大，电流速度响应速度加快/减慢，从而使得i_A、i_B或i_c变小/变大，根据θ_r的区间再次向永磁电机施加一次电压脉冲，测量相应的相电流峰值，具体规则如下：（2a）若转子初始位置角θ_r的区间为0°～30°、330°～360°或150°～210°，施加的电压脉冲为：B相和C相上桥臂导通，A相下桥臂导通；检测此时的A相电流峰值为取平均值根据电机坐标变换基本理论，静止坐标系A-B-C与α-β坐标系之间的关系可以表示为：iαiβ=231-12-12032-32ΣiAiBiC=Imcos2θrImsin2θr]]>那么，转子初始位置角θ_r可以表示为：θr=12arctaniβiαor12arctaniβiα+π]]>同时，若则转子初始位置角θ_r的区间为0°～30°或330°～360°；若则转子初始位置角θ_r的区间为150°～210°；（2b）若转子初始位置角θ_r的区间为30°～90°或210°～270°，施加的电压脉冲为：A相和B相上桥臂导通，C相下桥臂导通；检测此时的C相电流峰值为取平均值根据电机坐标变换基本理论，静止坐标系A-B-C与α-β坐标系之间的关系可以表示为：iαiβ=231-12-12032-32iAiBΣiC=Imcos2θrImsin2θr]]>那么，转子初始位置角θ_r可以表示为：θr=12arctaniβiαor12arctaniβiα+π]]>同时，若则转子初始位置角θ_r的区间为210°～270°；若则转子初始位置角θ_r的区间为30°～90°；（2c）若转子初始位置角θ_r的区间为90°～150°或270°～330°，施加的电压脉冲为：A相和C相上桥臂导通，B相下桥臂导通；检测此时的B相电流峰值为取平均值根据电机坐标变换基本理论，静止坐标系A-B-C与α-β坐标系之间的关系可以表示为：iαiβ=231-12-12032-32iAΣiBiC=Imcos2θrImsin2θr]]>那么，转子初始位置角θ_r可以表示为：θr=12arctaniβiαor12arctaniβiα+π]]>同时，若则转子初始位置角θ_r的区间为90°～150°；若则转子初始位置角θ_r的区间为270°～330°；其中，i_α和i_β为转换到α-β坐标系下的电流值。