一种提高永磁同步电机初始位置辨识精度的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高永磁同步电机初始位置辨识精度的方法，包括以下步骤：(1)三相永磁同步电机驱动结构接线；(2)注入(A+，B‑)电压脉冲，检测线电流，直至电流I达到设定电流阈值为止；(3)记录导通时间Ton，以当前导通时间Ton发电压脉冲，记录导通时的线电流幅值；(4)初步判断转子初始位置theta，当|i

【技术实现步骤摘要】
一种提高永磁同步电机初始位置辨识精度的方法
本专利技术涉及电机控制方法
，尤其是一种提高永磁同步电机初始位置辨识精度的方法。
技术介绍
永磁同步电机具有功率因数高，功率密度大以及过载能力强等特点，在家用电器，电动车驱动以及其他工业场合中得到了广泛应用。在永磁同步电机驱动系统中，能否对转子初始位置进行准确辨识是开环矢量是否顺利启动以及能否实现最大转矩启动的前提，是电机控制领域的研究热点和难点问题之一。国内外学者对永磁同步电机初始位置辨识进行了大量研究。专利永磁同步电机转子磁极位置推定方法(专利申请号：201110382805.3)提出另一种根据磁饱和效应原理，向电机注入幅值相同、方向不同的一系列电压脉冲，检测并比较响应电流积分的大小来估计初始位置，此方法简单可行，但精度不高，如果想得到更准确的转子初始位置，需施加多个不同方向的电压矢量，如果选择电压幅值不合适，辨识出的初始位置误差会更大；专利基于高频信号注入的永磁同步电机转子位置检测方法(专利申请号：201510815690.0)是采用在电机中注入特定的高频信号，以检测响应的电流信号以确定转子的初始位置，该算法较为复杂，辨识时间长，且对电流传感器精度要求高，增加了系统成本。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术从凸极效应对绕组电感的影响出发，遵循线电感呈正弦分布且一个周期变动两次的基础上，提出了一种提高永磁同步电机转子初始位置辨识精度的方法。本专利技术的技术方案为：一种提高永磁同步电机初始位置辨识精度的方法，包括以下步骤：(1)三相永磁同步电机驱动结构接线，三相永磁同步电机驱动结构包括开关管VT1、开关管VT2、开关管VT3、开关管VT4、开关管VT5、开关管VT6、二极管VDl、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4、二极管VD5、二极管VD6、电感LA、电感LB、电感LC，其中所述开关管VT1、开关管VT2串联，所述开关管VT3、开关管VT4串联，所述开关管VT5、开关管VT6串联，电源分别与所述开关管VT1及开关管VT2、所述开关管VT3及开关管VT4、所述开关管VT5及开关管VT6并联，所述电感LA、电感LB、电感LC的一端相互并联，所述所述电感LA、电感LB、电感LC的另一端分别与所述开关管VT1的一端、所述开关管VT3的一端、所述开关管VT5的一端连接；设定三相永磁同步电机分别连接逆变桥的三个桥臂A、B、C；A相桥臂上开关管开通定义为A+，检测所得电流幅值为I(a+)；A相桥臂下开关管开通定义为A-，检测所得电流幅值为I(a-)；B相桥臂上开关管开通定义为B+，检测所得电流幅值为I(b+)；B相桥臂下开关管开通定义为B-，检测所得电流幅值为I(b-)；C相桥臂上开关管开通定义为C+，检测所得电流幅值为I(c+)；C相桥臂下开关管开通定义为C-，检测所得电流幅值为I(c-)；A相和B相分别连接两个电流检测传感器，B相滞后A相120°，C相滞后B相120°，开关管导通时间为Ton，开关管断时间为Toff；(2)设定系统检测电流值阈值和导通时间Ton，C相悬空，按照(A+、B-)导通，检测响应电流值I(a+)，增大导通时间Ton，直至响应电流I(a+)达到设定电流阈值为止；(3)以当前的导通时间Ton，按照(A+、B-)，(A-、B+)，(B+、C-)，(C+、B-)，(C+、A-)，(A-、C+)，顺序依次两两导通，另外一相悬空，以当前导通时间Ton发电压脉冲，其中插入关段时间Toff，记录导通时的线电流幅值；(4)由于线电感与A相响应电流/B相响应电流/C相响应电流在一定范围内线性关系，通过计算，可初步判断转子初始位置theta，当转子位置theta位于0～60°或180～240°时，通过比较I(c+)、I(c-)的值来确定转子具体位置theta；当转子位置theta位于60～120°或240～300°时，通过比较I(b+)、I(b-)的值来确定转子具体位置theta；当转子位置theta位于120～180°或300～360°时，通过比较I(a+)、I(a-)的值来确定转子具体位置theta。优选地，所述步骤(3)中线电流幅值记录方法为：当电流在一定范围内，线电感可近似表示为：Lbc＝L0-L2cos(2theta)，其中，Lab为AB线电感，Lbc为BC线电感，Lac为AC线电感，L0为基波引起的自感分量，L2为二次谐波引起的自感分量，theta为转子位置角；分别由微处理器检测的最大电流值为I(a+)、I(a-)、I(b+)、I(b-)，I(c+)、I(c-)。优选地，所述微处理器可以进行多次循环检测I(a+)、I(a-)、I(b+)、I(b-)，I(c+)、I(c-)，再取电流最大值的平均值。优选地，所述步骤(4)中计算方法为：假设A相正负电流幅值差值为ΔIa，即ΔIa＝I(a+)-I(a-)；B相正负电流幅值差值为ΔIb，即ΔIb＝I(b+)-I(b-)；C相正负电流幅值差值为ΔIc，即ΔIc＝I(c+)-I(c-)，Imax为电流峰值，I0为电流平均值，Ia为A相电流瞬时值，Ib为B相电流瞬时值，Ic为C相电流瞬时值；A相响应电流在一定范围内与线电感呈线性关系，从而有：同理：Ib＝I0-(Imax-I0)*cos(2*theta)，可得：ΔIb＝I(b+)-I(b-)＝-(Imax-I0)*Cos(2*theta)；由以上三式可得：或由以上两式求反正切可得转子位置角或者与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术所述方法节省成本，无需位置传感器就可获得同步电机转子绝对位置信息；(2)本专利技术能够使同步电机开环矢量能够在带重载的情况下实现最大转矩启动，也可以解决对同步电机带增量式编码器的闭环矢量控制的启动问题；(3)本专利技术获取转子初始位置信息方法简单，易行，精度高，能在很短时间内(毫秒级别)对转子位置进行辨识。附图说明图1为本专利技术的三相永磁同步电机驱动结构电路图。图2为本专利技术的原理流程图。图3为本专利技术的永磁同步电机初始位置辨识电流波形。图4为本专利技术的永磁同步电机初始位置辨识方法对比图形。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步说明。如图1至图4所示，一种提高永磁同步电机初始位置辨识精度的方法，包括以下步骤：(1)将三相永磁同步电机驱动结构接线，三相永磁同步电机驱动结构包括开关管VT1、开关管VT2、开关管VT3、开关管VT4、开关管VT5、开关管VT6、二极管VDl、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4、二极管VD5、二极管VD6、电感LA、电感LB、电感LC；其中开关管VT1、开关管VT2串联，开关管VT3、开关管VT4串联，开关管VT5、开关管VT6串联，电源分别与开关管VT1及开关管VT2、开关管VT3及开关管VT4、开关管VT5及开关管VT6并联，电感LA、电感LB、电感LC的一端相互并联，电感LA、电感LB、电感LC的另一端分别与开关管VT1的一端、开关管VT3的一端、开关管VT5的一端连接。A、B、C三相分别接三个逆变桥臂，A相桥臂上开关管VT1开通定义为A+，检测所得电流幅值为I(a+)；A相桥臂下开关管VT2开通定义为A-，检测所得电流幅值为I(a-)；B相桥臂上开关管VT3开通定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高永磁同步电机初始位置辨识精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)三相永磁同步电机驱动结构接线，三相永磁同步电机驱动结构包括开关管VT1、开关管VT2、开关管VT3、开关管VT4、开关管VT5、开关管VT6、二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4、二极管VD5、二极管VD6、电感LA、电感LB、电感LC，其中所述开关管VT1、开关管VT2串联，所述开关管VT3、开关管VT4串联，所述开关管VT5、开关管VT6串联，电源分别与所述开关管VT1及开关管VT2、所述开关管VT3及开关管VT4、所述开关管VT5及开关管VT6并联，所述电感LA、电感LB、电感LC的一端相互并联，所述所述电感LA、电感LB、电感LC的另一端分别与所述开关管VT1的一端、所述开关管VT3的一端、所述开关管VT5的一端连接；设定三相永磁同步电机分别连接逆变桥的三个桥臂A、B、C；A相桥臂上开关管开通定义为A+，检测所得电流幅值为I(a+)；A相桥臂下开关管开通定义为A‑，检测所得电流幅值为I(a‑)；B相桥臂上开关管开通定义为B+，检测所得电流幅值为I(b+)；B相桥臂下开关管开通定义为B‑，检测所得电流幅值为I(b‑)；C相桥臂上开关管开通定义为C+，检测所得电流幅值为I(c+)；C相桥臂下开关管开通定义为C‑，检测所得电流幅值为I(c‑)；A相和B相分别连接两个电流检测传感器，B相滞后A相120°，C相滞后B相120°，开关管导通时间为Ton，开关管断时间为Toff；(2)设定系统检测电流值阈值和导通时间Ton，C相悬空，按照(A+、B‑)导通，检测响应电流值I(a+)，增大导通时间Ton，直至响应电流I(a+)达到设定电流阈值为止；(3)以当前的导通时间Ton，按照(A+、B‑)，(A‑、B+)，(B+、C‑)，(C+、B‑)，(C+、A‑)，(A‑、C+)，顺序依次两两导通，另外一相悬空，以当前导通时间Ton发电压脉冲，其中插入关段时间Toff，记录导通时的线电流幅值；(4)由于线电感与A相响应电流/B相响应电流/C相响应电流在一定范围内线性关系，通过计算，可初步判断转子初始位置theta，当转子位置theta位于0～60°或180～240°时，通过比较I(c+)、I(c‑)的值来确定转子具体位置theta；当转子位置theta位于60～120°或240～300°时，通过比较I(b+)、I(b‑)的值来确定转子具体位置theta；当转子位置theta位于120～180°或300～360°时，通过比较I(a+)、I(a‑)的值来确定转子具体位置theta。...

【技术特征摘要】
1.一种提高永磁同步电机初始位置辨识精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)三相永磁同步电机驱动结构接线，三相永磁同步电机驱动结构包括开关管VT1、开关管VT2、开关管VT3、开关管VT4、开关管VT5、开关管VT6、二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4、二极管VD5、二极管VD6、电感LA、电感LB、电感LC，其中所述开关管VT1、开关管VT2串联，所述开关管VT3、开关管VT4串联，所述开关管VT5、开关管VT6串联，电源分别与所述开关管VT1及开关管VT2、所述开关管VT3及开关管VT4、所述开关管VT5及开关管VT6并联，所述电感LA、电感LB、电感LC的一端相互并联，所述所述电感LA、电感LB、电感LC的另一端分别与所述开关管VT1的一端、所述开关管VT3的一端、所述开关管VT5的一端连接；设定三相永磁同步电机分别连接逆变桥的三个桥臂A、B、C；A相桥臂上开关管开通定义为A+，检测所得电流幅值为I(a+)；A相桥臂下开关管开通定义为A-，检测所得电流幅值为I(a-)；B相桥臂上开关管开通定义为B+，检测所得电流幅值为I(b+)；B相桥臂下开关管开通定义为B-，检测所得电流幅值为I(b-)；C相桥臂上开关管开通定义为C+，检测所得电流幅值为I(c+)；C相桥臂下开关管开通定义为C-，检测所得电流幅值为I(c-)；A相和B相分别连接两个电流检测传感器，B相滞后A相120°，C相滞后B相120°，开关管导通时间为Ton，开关管断时间为Toff；(2)设定系统检测电流值阈值和导通时间Ton，C相悬空，按照(A+、B-)导通，检测响应电流值I(a+)，增大导通时间Ton，直至响应电流I(a+)达到设定电流阈值为止；(3)以当前的导通时间Ton，按照(A+、B-)，(A-、B+)，(B+、C-)，(C+、B-)，(C+、A-)，(A-、C+)，顺序依次两两导通，另外一相悬空，以当前导通时间Ton发电压脉冲，其中插入关段时间Toff，记录导通时的线电流幅值；(4)由于线电感与A相响应电流/B相响应电流/C相响应电...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡江传，曾智波，
申请(专利权)人：长沙市日业电气有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43