一种永磁同步电机转子初始位置检测方法技术

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机转子初始位置检测方法，所述方法包括：对转子施加多个不同电角度的测量用电压矢量，获取每个测量用电压矢量对应的电流幅值；确定对应最大电流幅值的测量用电压矢量；根据对应最大电流幅值的测量用电压矢量的电压矢量角确定转子初始位置角，其中，对应最大电流幅值的测量用电压矢量的电压矢量角是所有测量用电压矢量中最接近转子初始位置角的电压矢量角。本发明专利技术所提方法能准确静止检测永磁同步电机的初始角度且不受负载大小的影响；相较于现有技术，本发明专利技术的永磁同步电机转子初始位置检测方法不仅具备较高的精度，还具有良好的带载能力和广泛的适用性。

A method of detecting the rotor initial position of PMSM

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机转子初始位置检测方法
本专利技术涉及轨道交通领域，具体涉及一种永磁同步电机转子初始位置检测方法。
技术介绍
永磁同步电机转子初始位置检测是永磁同步电机调速系统中必不可少的环节。永磁同步电机转子初始位置检测的准确性直接影响到永磁同步电机的启动力矩，及启动稳定性。转子初始位置检测失误，会影响转子位置的计算，以致无法正确实现电机控制的一系列算法，将造成电机运转的紊乱，使之无法进入正常的运行状态。具体的，转子初始位置偏差将引起电机启动电流过大，甚至会造成电机过流或发生反转，负载较大时情况更加严重。因此，转子初始位置检测一直是工程技术界研究的热点和难点问题之一。基于位置传感器的转子预定位法是目前电动汽车领域常用的永磁同步电机转子初始位置检测方法，该方法通过采用固定的开关状态向电机施加一个固定方向的定子磁势，将转子定位到定子磁势方向，该方法的缺点是精度受负载影响较大，而且定位过程中转子需要旋转，并不完全适用于电动汽车要求定位过程中保持转子完全静止的场合。虽然采取多次试探的方法可以减小预定位时转子的旋转范围，但仍无法实现估计过程转子完全静止，这将导致定位的出现偏差，转子初始位置偏差将造成电机驱动系统无法准确的控制交轴电流并产生不可控的直轴电流。这部分不可控的直轴电流并没有产生转矩，而是产生不必要的电枢反应，造成电机的损耗增大，相同电磁转矩下需要的绕组电流也增大。且进行弱磁控制时，不可控的电枢反应也将影响弱磁控制的效果和调速范围。
技术实现思路
本专利技术提供了一种永磁同步电机转子初始位置检测方法，所述方法包括：对转子施加多个不同电角度的测量用电压矢量，获取每个测量用电压矢量对应的电流幅值；确定对应最大电流幅值的测量用电压矢量；根据对应最大电流幅值的测量用电压矢量的电压矢量角确定转子初始位置角，其中，对应最大电流幅值的测量用电压矢量的电压矢量角是所有测量用电压矢量中最接近转子初始位置角的电压矢量角。在一实施例中，所述方法包括：对转子施加n0个测量用电压矢量，其中：n0为大于等于2的整数；在电角度0°～360°范围内，n0个测量用电压矢量以360°/n0电角度为间距等间距分布；每个测量用电压矢量大小相等并保持一段相同的作用时间；方向相反的两个测量用电压矢量连续施加；检测每个测量用电压矢量对应的电流幅值，确定对应最大电流幅值的测量用电压矢量的电压矢量角，记为第一电压矢量角；根据所述第一电压矢量角确定转子初始位置角。在一实施例中，根据所述第一电压矢量角确定转子初始位置角，包括：设定m个不同级别的电角度范围，级别编号依次为1～m，m为大于等于1的整数；针对每级电角度范围，在本级电角度范围内施加多个测量用电压矢量，确定多个测量用电压矢量中最大电流幅值对应的测量用电压矢量的电压矢量角；根据对应m级电角度范围的最大电流幅值对应的测量用电压矢量的电压矢量角确定转子初始位置角；其中：除1级电角度范围外，每级的电角度范围的中心为对应上一级电角度范围的最大电流幅值对应的测量用电压矢量的电压矢量角，所述第1级电角度范围的中心为所述第一电压矢量角；除第1级电角度范围外，每级的电角度范围为对应上一级电角度范围的相邻两个测量用电压矢量的电压矢量角间隔，所述第1级电角度范围为360°/n0；针对每级电角度范围，相邻两个测量用电压矢量的电压矢量角间隔为(本级电角度范围)/(本级施加的测量用电压矢量数量-1)；针对每级电角度范围，多个测量用电压矢量大小相等并保持一段相同的作用时间；针对所有级电角度范围，每个测量用电压矢量施加完毕后在其反方向施加一大小相等的测量用反向电压矢量并保持一段相同的作用时间。在一实施例中，根据所述转子初始位置角的需求精度确定m的大小，其中，对应m级电角度范围的相邻两个测量用电压矢量的电压矢量角间隔为最终获取到的所述转子初始位置角的精度。在一实施例中，针对每级电角度范围，在本级电角度范围内施加多个测量用电压矢量，确定多个测量用电压矢量中最大电流幅值对应的测量用电压矢量的电压矢量角，其中：确定对应本级电角度范围的多个测量用反向电压矢量中最大电流幅值对应的测量用反向电压矢量；判断最大电流幅值对应的测量用反向电压矢量与最大电流幅值对应的测量用电压矢量是否对应，如不对应，则重新进行所述测量用电压矢量施加以及电流幅值的对比。在一实施例中，n0为12。在一实施例中，对应每级电角度范围的测量用电压矢量数量为3。在一实施例中，所述方法还包括：根据电机电抗参数和额定电流确定所述测量用电压矢量的大小。在一实施例中，所述测量用电压矢量的施加时间小于1ms。在一实施例中，根据电机电抗参数和额定电流确定所述测量用电压矢量的大小，包括：步骤一，分别在定子A、B、C轴的正方向以及负方向注入第一幅值的试验用电压矢量，计算获取每个试验用电压矢量对应的响应电流的最大值，记为最大响应电流值；步骤二，计算每个轴对应的两个最大响应电流值的平均值，记为平均响应电流值；步骤三，确定三个轴中平均响应电流值最大的轴，计算该轴对应的两个最大响应电流值的差值，记为响应电流差值；步骤四，判断所述响应电流差值是否满足电流采样的精度，如果满足，则以所述第一幅值为所述测量用电压矢量的大小，如果不满足，则提高所述第一幅值，再次执行步骤一到步骤三，直到所述响应电流差值满足电流采样的精度。本专利技术所提方法能准确静止检测永磁同步电机的初始角度且不受负载大小的影响；相较于现有技术，本专利技术的永磁同步电机转子初始位置检测方法不仅具备较高的精度，还具有良好的带载能力和广泛的适用性。本专利技术的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本专利技术的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本专利技术而被了解。本专利技术的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1以及图2根据本专利技术实施例的方法流程图；图3是根据本专利技术一实施例的方法部分流程图；图4以及图5是根据本专利技术实施例的测量用电压矢量施加方向示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此本专利技术的实施人员可以充分理解本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本专利技术。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。永磁同步电机转子初始位置检测是永磁同步电机调速系统中必不可少的环节。永磁同步电机转子初始位置检测的准确性直接影响到永磁同步电机的启动力矩，及启动稳定性。转子初始位置检测失误，会影响转子位置的计算，以致无法正确实现电机控制的一系列算法，将造成电机运转的紊乱，使之无法进入正常的运行状态。具体的，转子初始位置偏差将引起电机启动电流过大，甚至会造成电机过流或发生反转，负载较大时情况更加严重。因此，转子初始位置检测一直是工程技术界研究的热点和难点问题之一。基于位置传感器的转子预定位法是目前电动汽车领域常用的永磁同步电机转子初始位置检测方法，该方法通过采用固定的开关状态向电机施加一个固定方向的定子磁势，将转子定位到定子磁势本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁同步电机转子初始位置检测方法，其特征在于，所述方法包括：对转子施加多个不同电角度的测量用电压矢量，获取每个测量用电压矢量对应的电流幅值；确定对应最大电流幅值的测量用电压矢量；根据对应最大电流幅值的测量用电压矢量的电压矢量角确定转子初始位置角，其中，对应最大电流幅值的测量用电压矢量的电压矢量角是所有测量用电压矢量中最接近转子初始位置角的电压矢量角。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机转子初始位置检测方法，其特征在于，所述方法包括：对转子施加多个不同电角度的测量用电压矢量，获取每个测量用电压矢量对应的电流幅值；确定对应最大电流幅值的测量用电压矢量；根据对应最大电流幅值的测量用电压矢量的电压矢量角确定转子初始位置角，其中，对应最大电流幅值的测量用电压矢量的电压矢量角是所有测量用电压矢量中最接近转子初始位置角的电压矢量角。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：对转子施加n0个测量用电压矢量，其中：n0为大于等于2的整数；在电角度0°～360°范围内，n0个测量用电压矢量以360°/n0电角度为间距等间距分布；每个测量用电压矢量大小相等并保持一段相同的作用时间；方向相反的两个测量用电压矢量连续施加；检测每个测量用电压矢量对应的电流幅值，确定对应最大电流幅值的测量用电压矢量的电压矢量角，记为第一电压矢量角；根据所述第一电压矢量角确定转子初始位置角。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一电压矢量角确定转子初始位置角，包括：设定m个不同级别的电角度范围，级别编号依次为1～m，m为大于等于1的整数；针对每级电角度范围，在本级电角度范围内施加多个测量用电压矢量，确定多个测量用电压矢量中最大电流幅值对应的测量用电压矢量的电压矢量角；根据对应m级电角度范围的最大电流幅值对应的测量用电压矢量的电压矢量角确定转子初始位置角；其中：除1级电角度范围外，每级的电角度范围的中心为对应上一级电角度范围的最大电流幅值对应的测量用电压矢量的电压矢量角，所述第1级电角度范围的中心为所述第一电压矢量角；除第1级电角度范围外，每级的电角度范围为对应上一级电角度范围的相邻两个测量用电压矢量的电压矢量角间隔，所述第1级电角度范围为360°/n0；针对每级电角度范围，相邻两个测量用电压矢量的电压矢量角间隔为(本级电角度范围)/(本级施加的测量用电压矢量数量-1)；针对每级电角度范围，多个测量用电压矢量大小相等并保持一段相同的作用时间；针对所有级电...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚超，陈慧民，杨洪波，梁松，周志康，彭再武，唐广笛，
申请(专利权)人：湖南中车时代电动汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43