电机磁极位置辨识方法、系统、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种电机磁极位置辨识方法、系统、设备及存储介质，所述方法包括：依次向所述永磁同步电机的定子注入多个具有不同电角度的脉冲电流，同时获取所述转子在不同脉冲电流下的运动反馈量，并将所述运动反馈量与运动理论值一致的脉冲电流的电角度作为粗略磁极位置；向所述永磁同步电机的定子注入q轴分量为零的扰动电流，并以给定位置为零进行位置闭环调节，将所述转子达到平衡状态时的电角度作为磁极辨识位置，所述扰动电流的d轴初始位置为所述粗略磁极位置。本发明专利技术实施例通过向永磁同步电机的定子注入q轴分量为零、d轴初始位置为粗略磁极位置的扰动电流，在微小辨识动作下即可获得精确的磁极位置。

Identification method, system, equipment and storage medium of motor pole position

The embodiment of the invention provides a motor pole position identification method, system, equipment and storage medium. The method includes successively injecting a plurality of pulse currents with different electrical angles into the stator of the permanent magnet synchronous motor, simultaneously obtaining the motion feedback amount of the rotor under different pulse currents, and making the motion feedback amount consistent with the motion theoretical value The electric angle of the permanent magnet synchronous motor is used as the rough pole position; the stator of the permanent magnet synchronous motor is injected with the disturbance current with the q-axis component of zero, and the position is closed-loop adjusted with the given position of zero. The electric angle of the rotor when it reaches the balance state is used as the pole identification position, and the initial position of the d-axis of the disturbance current is the rough pole position. In the embodiment of the invention, the stator of the permanent magnet synchronous motor is injected with the disturbance current with the q-axis component of zero and the initial position of the d-axis of coarse pole position, and the precise pole position can be obtained under the micro identification action.

【技术实现步骤摘要】
电机磁极位置辨识方法、系统、设备及存储介质
本专利技术实施例涉及电机控制领域，更具体地说，涉及一种电机磁极位置辨识方法、系统、设备及存储介质。
技术介绍
随着显示面板、手机制造、发光二极管、半导体等行业加工效率、加工精度要求的提升，传统的伺服加传动的驱动结构，已无法满足需求。由于直线直驱电机(DirectDriveLinearMotor，DDL)具有高刚度、高响应、高速度、高精度等特性，可大幅提升制品精度和生产效率，已成为晶圆切割机、激光制版机、固晶机、贴片机、PCB(PrintCircuitBoard，印制电路板)钻孔、大型激光切割机、高精机床与龙门机床等设备升级发展的趋势。在直线直驱电机应用中，一般采用增量式编码器作为位置反馈装置，每次上电运行之前，需要进行动子磁极位置辨识，也称为“寻相”，以获得动子初始电角度信息，以保证直线直驱电机正常驱动运行。目前常用的磁极辨识方法主要为试探型、注入型和闭环调节型。在试探型辨识方法中，以固定的规律，对被控对象进行试探性控制，并根据反馈的位置、速度和加速度信息，进行磁极位置推测。为了获得较高的辨识精度，往往需要迭代进行几次，以取得满意效果。该辨识方法的抗扰能力差，容易受编码反馈干扰和外力扰动，造成误判，导致辨识失败；另外，该辨识方法带载能力较弱，且由于初始位置电角度未知，控制坐标系与磁极位置的误差会造成转矩(推力)损失，导致实际运动与预期不符，造成误判。在注入型辨识方法中，需在特定的空间矢量位置处，向电机三相绕组注入特定幅值和频率的电压或电流，并根据永磁体磁极对电流反馈的调制作用，提取磁极位置信息。此种方法依据电机电磁特性辨识磁极位置，与是否带载，是否有外力扰动无关，是一种比较理想的辨识方法。但该方法的辨识精度受限于电机制造精度和信号处理精度；并且该辨识方法不适用于无铁芯电机(例如U型双边励磁无铁芯直线电机等)。此外，直线直驱电机中常见的磁场端部效应和三相绕组阻抗不平衡，也会严重影响此种辨识方式的精度，甚至造成运行飞车。在闭环调节型辨识方法中，通过速度闭环结合尝试运动判断的方式，对磁极位置进行判断；或者直接对控制角进行闭环调节的方式，搜索实际磁极位置。但该辨识方法的辨识动作较大，无法适应垂直轴应用工况，无法适应机械堵转工况，且辨识精度较低。
技术实现思路
本专利技术实施例针对上述试探型辨识方法抗扰能力差且带载能力较弱、注入型辨识方法受限于电机制造精度和信号处理精度且不适用于无铁芯电机、以及闭环调节型辨识方法辨识动作较大且辨识精度较低的问题，提供一种电机磁极位置辨识方法、系统、设备及存储介质。本专利技术实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种电机磁极位置辨识方法，用于辨识永磁同步电机的转子的磁极初始位置，所述方法包括：依次向所述永磁同步电机的定子注入多个具有不同电角度的脉冲电流，同时获取所述转子在不同脉冲电流下的运动反馈量，并将所述运动反馈量与运动理论值一致的脉冲电流的电角度作为粗略磁极位置；向所述永磁同步电机的定子注入q轴分量为零的扰动电流，并以给定位置为零对所述永磁同步电机的磁极位置进行位置闭环调节，将所述转子达到平衡状态时的电角度作为磁极辨识位置，所述扰动电流的d轴初始位置为所述粗略磁极位置。优选地，所述方法还包括：撤去所述扰动电流，并通过速度调节器增益切换方式使所述转子恢复到初始位置。优选地，所述方法还包括：以所述磁极辨识位置为中心的预设角度范围内选取多个控制角度，并依次以所述多个控制角度为闭环调节电流的控制坐标系变换角对所述永磁同步电机进行位置闭环控制；分别采样所述永磁同步电机在所述多个控制角度下的反馈电流，并获得所述反馈电流的q轴分量将q轴分量最小的反馈电流所对应的电角度作为磁极初始位置。优选地，所述位置闭环调节的传递函数为：Integral＝Integral+Ki*Err*TsAng＝Integral+Kp*Err其中，Ang为闭环调节电流的控制坐标系变换角，Err为位置偏差，Kp为比例调节系数，Ki为积分调节系数，Ts为算法调度周期，Integral为积分项。优选地，所述多个具有不同电角度的脉冲电流分别位于电角度平面中的多个不同区域，且所述多个不同区域均分电角度平面。本专利技术实施例还提供一种电机磁极位置辨识系统，用于辨识永磁同步电机的转子的磁极初始位置，其特征在于，所述系统包括位置估算单元和闭环控制单元，其中：所述位置估算单元，用于依次向所述永磁同步电机的定子注入多个具有不同电角度的脉冲电流，同时获取所述转子在不同脉冲电流下的运动反馈量，并将所述运动反馈量与运动理论值一致的脉冲电流的电角度作为粗略磁极位置；所述闭环控制单元，用于向所述永磁同步电机的定子注入q轴分量为零的扰动电流，并以给定位置为零对所述永磁同步电机的磁极位置进行位置闭环调节，将所述转子达到平衡状态时的电角度作为磁极辨识位置，所述扰动电流的d轴初始位置为所述粗略磁极位置。优选地，所述系统还包括位置锁定单元以及精细定位单元，其中：所述位置锁定单元，用于撤去所述扰动电流，并通过速度调节器增益切换方式使所述转子恢复到初始位置；所述精细定位单元，用于依次以多个控制角度为闭环调节电流的控制坐标系变换角对所述永磁同步电机进行位置闭环控制，同时分别采样所述永磁同步电机在所述多个控制角度下的反馈电流，并将q轴分量最小的反馈电流所对应的电角度作为磁极初始位置，所述多个控制角度在以所述磁极辨识位置为中心的预设角度范围内选取。优选地，所述闭环控制单元通过以下传递函数进行位置闭环调节：Integral＝Integral+Ki*Err*TsAng＝Integral+Kp*Err其中，Ang为闭环调节电流的控制坐标系变换角，Err为位置偏差，Kp为比例调节系数，Ki为积分调节系数，Ts为算法调度周期，Integral为积分项。本专利技术实施例还提供一种电机磁极位置辨识设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述电机磁极位置辨识方法的步骤。本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述电机磁极位置辨识方法的步骤。本专利技术实施例的电机磁极位置辨识方法、系统、设备及存储介质，通过向永磁同步电机的定子注入q轴分量为零、d轴初始位置为粗略磁极位置的扰动电流，在微小辨识动作下即可获得精确的磁极位置。本专利技术实施例可应用于垂直轴负载工况，且无需额外的机械配重或气压装置，减少了系统成本。本专利技术实施例还可适应机械限位堵转(动)工况，即使上电位置处于机械限位，也可准确辨识，有效提升生产效率。并且，本专利技术实施例可以适应各种类型的电机与编码器，可显著减少系统调试时间。附图说明图1是本专利技术实施例提供的电机磁极位置辨识方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的电机磁极位置辨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机磁极位置辨识方法，用于辨识永磁同步电机的转子的磁极初始位置，其特征在于，所述方法包括：/n依次向所述永磁同步电机的定子注入多个具有不同电角度的脉冲电流，同时获取所述转子在不同脉冲电流下的运动反馈量，并将所述运动反馈量与运动理论值一致的脉冲电流的电角度作为粗略磁极位置；/n向所述永磁同步电机的定子注入q轴分量为零的扰动电流，并以给定位置为零对所述永磁同步电机的磁极位置进行位置闭环调节，将所述转子达到平衡状态时的电角度作为磁极辨识位置，所述扰动电流的d轴初始位置为所述粗略磁极位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种电机磁极位置辨识方法，用于辨识永磁同步电机的转子的磁极初始位置，其特征在于，所述方法包括：
依次向所述永磁同步电机的定子注入多个具有不同电角度的脉冲电流，同时获取所述转子在不同脉冲电流下的运动反馈量，并将所述运动反馈量与运动理论值一致的脉冲电流的电角度作为粗略磁极位置；
向所述永磁同步电机的定子注入q轴分量为零的扰动电流，并以给定位置为零对所述永磁同步电机的磁极位置进行位置闭环调节，将所述转子达到平衡状态时的电角度作为磁极辨识位置，所述扰动电流的d轴初始位置为所述粗略磁极位置。


2.根据权利要求1所述的电机磁极位置辨识方法，其特征在于，所述方法还包括：撤去所述扰动电流，并通过速度调节器增益切换方式使所述转子恢复到初始位置。


3.根据权利要求1所述的电机磁极位置辨识方法，其特征在于，所述方法还包括：
以所述磁极辨识位置为中心的预设角度范围内选取多个控制角度，并依次以所述多个控制角度为闭环调节电流的控制坐标系变换角对所述永磁同步电机进行位置闭环控制；
分别采样所述永磁同步电机在所述多个控制角度下的反馈电流，并获得所述反馈电流的q轴分量将q轴分量最小的反馈电流所对应的电角度作为磁极初始位置。


4.根据权利要求1所述的电机磁极位置辨识方法，其特征在于，所述位置闭环调节的传递函数为：
Integral＝Integral+Ki*Err*Ts
Ang＝Integral+Kp*Err
其中，Ang为闭环调节电流的控制坐标系变换角，Err为位置偏差，Kp为比例调节系数，Ki为积分调节系数，Ts为算法调度周期，Integral为积分项。


5.根据权利要求1所述的电机磁极位置辨识方法，其特征在于，所述多个具有不同电角度的脉冲电流分别位于电角度平面中的多个不同区域，且所述多个不同区域均分电角度平面。


6.一种电机磁极位置辨识系统，用于辨识永磁同步电机的转子的磁极初始位置，其特征在于，所述系统包括位置估算单元和闭环控制单元，其中：

【专利技术属性】
技术研发人员：张文农，李海瑞，
申请(专利权)人：苏州汇川技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32