一种永磁同步电机的无传感器初始位置检测方法技术

本发明专利技术涉及一种永磁同步电机无传感器初始位置检测方法，采用虚拟脉振高频注入法进行转子位置解算，向虚拟直轴注入高频电压，建立虚拟旋转坐标系，利用该坐标系与永磁同步电机坐标系的数学模型，解算出直轴和交轴电流，将交直轴电流信号同时与包含注入信号的电压频率和假设旋转频率的余弦值相乘，再通过低通滤波，将滤波后的两电流求反正切即可初步获得转子位置。利用交直轴电流的正余弦关系可进一步获得转子位置，再通过采用载波频率成分法代替二次注入法进行磁极判断，N‑S极校正即可得到实际转子位置。本发明专利技术具有精度高、实现简单的优点，可用于提高风机、泵、压缩机或电动汽车用永磁同步电机的无传感器起动控制精度。

Sensorless initial position detection method for permanent magnet synchronous motor

The invention relates to a permanent magnet synchronous motor sensorless initial detection method, using virtual pulsating high frequency injection method for rotor position calculation, high frequency voltage injection to the virtual straight shaft, establish virtual rotating coordinate system, the mathematical model of the coordinate system and coordinate system of permanent magnet synchronous motor, and calculate the direct axis shaft current will direct axis current signals at the same time with the injected signal voltage frequency and rotating frequency of the cosine value multiplied by the hypothesis, and then through the low pass filter, two current filtered for arctangent can be obtained initial rotor position. The d-q axis current sine and cosine relationship to obtain the rotor position, then the two injection method for pole judgment through carrier frequency component method instead of N, S can get the actual rotor position correction. The invention has the advantages of high precision and simple realization, and can be used to improve the sensorless starting control precision of a permanent magnet synchronous motor of a blower, a pump, a compressor or an electric automobile.

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机的无传感器初始位置检测方法
本专利技术属于电机控制的
，具体涉及一种永磁同步电机的无传感器初始位置检测方法。
技术介绍
永磁同步电机利用永磁体提供励磁，相比于电励磁电机减少了励磁系统的损耗，电机的效率及功率密度都得到极大的提高。同时，其克服了直流电机电刷和换向器带来的不利因素，应用范围从最初的军事工业，向航空航天、工业自动化等领域迅速发展。永磁同步电机由于驱动系统的需求，通常都会加入机械传感器如霍尔传感器、光电编码器等来获得转子位置信息，其优点是精度高，控制精确。但是同时也会带来一些问题，如导致电机体积增大，加工装配成本增加，降低电机运行的可靠性，甚至限制电机在很多特殊场合的应用，不利于其进一步推广。因此，永磁同步电机的无传感器控制策略研究成为了目前的研究热点问题。无传感器控制主要包括电机起动控制和中高速控制两个主要研究方面。其中，中高速控制通常采用基波励磁估计法，通过建立永磁同步电机的电压模型或磁链模型等动态模型，来对转子的位置进行估计。然而电机起动时由于基波信号的信噪比过低，致使其难以提取，从根本上限制了这类方法在电机起动时的应用。因此，电机起动控制无疑是无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机的无传感器初始位置检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)基于永磁同步电机理想条件下的假设，建立三相PMSM基本数学模型，所建立的永磁同步电机模型为：自然坐标系下的电压方程：

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机的无传感器初始位置检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)基于永磁同步电机理想条件下的假设，建立三相PMSM基本数学模型，所建立的永磁同步电机模型为：自然坐标系下的电压方程：磁链方程为：ψ3s＝L3si3s+φf·F3s(θe)(2)其中，ψ3s为三相绕组的磁链；u3s，R，i3s为三相绕组的相电压、电阻和电流；L3s为三相绕组的电感，F3s为相位互差120°的正弦函数矩阵且满足：L3s为定子互感，L13为定子漏感；其中，iA，iB，iC为三相电流，R为相电阻，uA，uB，uC为三相电压，ψA，ψB，ψC分别为为三相绕组的磁链，θe为电机转子位置角，L3s为定子互感，L13为定子漏感；步骤(2)通过虚拟脉振高频注入法获得转子位置的初步判断，电机静止时，假设转子具有很高的转速ω*r，建立相应的同步旋转坐标系d*-q*，高速旋转的虚拟坐标系下初始状态d*轴和α轴重合，向虚拟直轴注入高频电压信号U*inj＝Uicos(ωit)，通过坐标变换将其变换到实际d-q坐标系下，求出对应的直轴和交轴电流id和iq，再将求出的id和iq变换到虚拟坐标系下，求出对应的虚拟交直轴电流i*d和i*q，将i*d和i*q与cos(ωit)和cos2(ω*rt)相乘进行信号调制，再将得到的结果低通滤波，对两个低通结果求反正切，即可解算出转子位置；步骤(3)利用逆变器输出的载波频率成分电流信号来判断转子的磁极，将两相静止坐标系下载波信号对应的的电流响应经过处理后低通滤波，提取出磁极信息误差信号，该信号小于零，表示估计位置收敛于N极所在位置，说明不需要修正；若该信号大于零，表示估计位置收敛于S极所在位置，需要添加180°的电角度修正。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的无传感器初始位置检测方法，其特征在于：所述的位置检测方法为改进的基于脉振高频注入法的转子位置估计方法，该方法的具体步骤为：(A1)依据永磁同步电机的数学模型，电机静止时假设其具有很高的转速，即虚拟同步旋转坐标系d*-q*以ω*r的转速旋转，此时实际同步旋转坐标系d-q与两相自然坐标系α-β夹角为θ，虚拟同步旋转坐标系与实际同步旋转坐标系夹角为ω*r-θ；(A2)向虚拟直轴注入高频电压信号Uicosωit，通过坐标变换将其变换到实际的同步旋转坐标系中，1其中，Ui为注入信号幅值，ωi为注入信号的频率，u*inj为注入信号在虚拟同步旋转坐标系下的电压响应矢量，u*d和u*q分别为直、交轴的电压响应；根据坐标关系注入实际d-q坐标系下的电压应为：其中，udq为注入信号在实际同步旋转坐标系下的电压响应矢量，TI-R为虚拟坐标系和同步旋转坐标系之间的坐标变换矩阵，ω*r为假定的电机转速；(A3)求解同步旋转坐标系下注入信号的交轴电流iq和直轴电流id并表示为矢量形式，

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，洪琨，宋欣达，郑世强，韩邦成，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11