一种永磁同步电机初始相位检测方法技术

本发明专利技术涉及一种永磁同步电机初始相位检测方法，属于永磁同步电机技术领域。现有技术中，存在检测转子初始相位偏差大甚至不能检测等问题。本发明专利技术提供了一种永磁同步电机伺服初始相位检测方法，该初始相位检测方法包括：速度环及电流环调节器模块、坐标变换模块、空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)模块、三相逆变电路模块、传感器及速度计算模块、永磁同步电机模块；具有初始相位检测误差小的特点。

An initial phase detection method of permanent magnet synchronous motor

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机初始相位检测方法
本专利技术涉及永磁同步电机
，具体涉及一种利用永磁同步电机初始相位检测系统进行初始相位检测的方法。
技术介绍
目前，许多食品加工、芯片制造、汽车生产等行业公司引进自动化生产线或者加大产线的自动化程度。为了保证生产可靠、加工精度高等，自动化生产线往往使用伺服控制系统。相比与电液伺服控制系统，永磁同步电机伺服控制系统能够满足不同功率要求，并且安装简单方便，能够实现高精度控制，保证产品的可靠性。永磁同步电机伺服控制系统往往使用磁场定向控制或者直接转矩控制策略，这些控制策略要求在启动阶段完成转子初始相位的获取及电机动力线相序正确连接，在电机启动后能够实时获取转子电角度和速度。永磁同步电机初始相位指的是电机启动前对应的转子初始位置电角度，初始相位检测的准确度影响着伺服系统的启动性能。采用磁场定向控制策略的伺服系统，若出现转子初始相位检测误差大的情况，初始相位检测系统输出转矩电流不在实际转子q轴上，会导致电机振动或者反转等启动异常问题，输出的转矩电流在实际转子d轴上存在分量，可能导致永磁体温度高，从而引起在电机寿命周期内永磁体磁通会下降等问题。当前在工业上使用磁栅正余弦编码器、增量式光电编码器、霍尔效应位置传感器等速度传感器，存在检测转子初始相位等偏差大甚至不能检测等问题，需要使用绝对式编码器、旋转变压器等高精密设备，提高了伺服系统成本。因此，对永磁同步电机初始相位检测技术进行研究具有十分重要的意义。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种利用永磁同步电机初始相位检测系统进行初始相位检测的方法，其特征在于：所述系统包括控制单元；所述控制单元对所述初始相位检测系统进行初始化，在t＝0时,令n＝0,α0＝0,idref＝I,iqref＝0；所述控制单元施加d轴电压矢量，初始相位角为α，然后判断所述速度反馈值是否为0；如果所述速度反馈值不为零，令n＝n+1,并修正相位角α＝α+αn，其中然后所述控制单元再次施加d轴电压矢量，相位角为α＝α+αn，再次判断所述速度反馈值直至所述速度反馈值为0，并且稳定时间t大于0.5s；最后所述控制单元输出所述修正相位角α；其中t是稳定时间，n为自然数，idref为d轴指令电压，iqref为q轴指令电压，I为d轴施加电流矢量，大小可根据电机额定电流设置，范围为额定电流的80％-100％。优选地，所述系统还包括增量式编码器，所述增量式编码器设置在所述传感器及速度计算模块和所述永磁同步电机模块之间。本专利技术还提供了一种利用永磁同步电机初始相位检测系统进行初始相位检测的方法，其特征在于：所述系统包括所述传感器及速度计算模块包括增量式光电传感器和编码器值变化量计算模块，所述系统还包括控制单元；所述控制单元对所述系统进行初始化，令θ0＝0，n＝0,θ＝θ0,θ1＝0；然后施加电角度为θ的电压矢量并获取编码器值变化量d；当d值不为0，n＝0时，判断d是否大于0，如果大于0，令θ0＝180度，θ2＝360度，d2＝d,d0＝-1,θ1＝270度，n＝n+1；如果小于0，令θ0＝180度，d0＝d,d2＝-1,θ1＝90度，n＝n+1；最后令θ＝θ1,再次施加电角度为θ的电压矢量并获取编码器值变化量d，并再次进行判断；当d值不为0，n不为0时，令d1＝d，判断d0*d1是否小于0，如果小于0，θ2＝θ1，d2＝d1；如果大于等于0，θ0＝θ1，d0＝d1；最后令θ1＝(θ2+θ0)/2,θ＝θ1,再次施加电角度为θ的电压矢量并获取编码器值变化量d，并再次进行判断；直至d＝0，且维持1s，则输出转子初始相位θ；其中θ0表示二分法相位的左边界，θ2表示二分法相位的右边界，θ1表示二分法相位区间的中间值，即下次施加电压矢量的电角度，搜索区间左边界电压矢量对应的编码器值变化量表示为d0，中间电压矢量对应的编码器值变化量为d1,搜索区间右边界电压矢量对应的编码器值变化量表示为d2。优选地，所述系统还包括：速度环及电流环调节器模块、坐标变换模块、空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)模块、三相逆变电路模块、传感器及速度计算模块、永磁同步电机模块；指令速度ωref结合速度反馈值输出指令经所述速度环及电流环调节器模块的自动速度调节器ASR(automaticsspeedregulator)输出q轴指令电流iqref，d轴指令电流idref和q轴指令电流iqref分别结合d轴电流响应信号、q轴电流响应信号，再分别经过所述速度环及电流环调节器模块的自动电流调节器ACR(automaticscurrentregulator)输出q轴电压uq、d轴电压ud，q轴电压uq、d轴电压ud经过所述坐标变换模块的ipark变换得到α-β坐标系下的电压信号，α-β坐标系下的电压信号信号经过所述空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)模块得到六路开关信号，所述六路开关信号经过所述三相逆变电路模块，由所述三相逆变电路模块产生的三相电压ua、ub、uc，其中ua、ub对应的输出电流ia、ib经过所述坐标变换模块的克拉克(Clark)变换得到两相静止α-β坐标系下的电流信号，所述两相静止α-β坐标系下的电流信号再经所述坐标变换模块的park变换得到转子同步旋转d-q坐标系下的所述d轴电流响应信号、所述q轴电流响应信号，所述d轴电流响应信号、所述q轴电流响应信号即为电流环反馈信号；由所述三相逆变电路模块产生的三相电压ua、ub、uc作为所述永磁同步电机模块的输入电压，再由所述传感器及速度计算模块对所述永磁同步电机模块的转速及转子位置进行检测，并输出所述速度反馈值。与现有技术方案相比，本专利技术至少具有以下有益效果：(1)本专利技术提供的永磁同步电机初始相位检测系统初始相位检测误差小；(2)本专利技术提供的永磁同步电机初始相位检测系统可自动化完成检测与校正。附图说明图1是本专利技术永磁同步电机初始相位检测系统框图；图2是本专利技术反正弦初始相位逼近控制框图；图3是本专利技术反正弦相位逼近流程图；图4是本专利技术二分法初始相位检测控制框图；图5是本专利技术二分法初始相位检测流程图。下面对本专利技术进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本专利技术的简易例子，并不代表或限制本专利技术的权利保护范围，本专利技术的保护范围以权利要求书为准。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。为更好地说明本专利技术，便于理解本专利技术的技术方案，本专利技术的典型但非限制性的实施例如下：实施例1一、电机模型于控制策略永磁同步电机由电压、磁链、转矩和机械运动等方程组成，方程中p表示微分算子d/dt，经过等幅值坐标变化，把定子的电压、电流、和磁链都变换到dq坐标系上，则旋转坐标系dq下的电压方程为：其中ud、uq、ψd、ψq、id、iq分别为dq上的电压、磁链、电流分量，ω为同步坐标系的旋转速度，即电角速度，Rs本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用永磁同步电机初始相位检测系统进行初始相位检测的方法，其特征在于：所述系统包括控制单元；/n所述控制单元对所述初始相位检测系统进行初始化，在t＝0时,令n＝0,α0＝0,i

【技术特征摘要】
1.一种利用永磁同步电机初始相位检测系统进行初始相位检测的方法，其特征在于：所述系统包括控制单元；
所述控制单元对所述初始相位检测系统进行初始化，在t＝0时,令n＝0,α0＝0,idref＝I,iqref＝0；
所述控制单元施加d轴电压矢量，初始相位角为α，然后判断所述速度反馈值是否为0；如果所述速度反馈值不为零，令n＝n+1,并修正相位角α＝α+αn，其中然后所述控制单元再次施加d轴电压矢量，相位角为α＝α+αn，再次判断所述速度反馈值直至所述速度反馈值为0，并且稳定时间t大于0.5s；最后所述控制单元输出所述修正相位角α；
其中t是稳定时间，n为自然数，idref为d轴指令电压，iqref为q轴指令电压，I为d轴施加电流矢量，大小可根据电机额定电流设置，范围为额定电流的80％-100％。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述系统还包括增量式编码器，所述增量式编码器设置在所述传感器及速度计算模块和所述永磁同步电机模块之间。


3.一种利用永磁同步电机初始相位检测系统进行初始相位检测的方法，其特征在于：所述系统包括所述传感器及速度计算模块包括增量式光电传感器和编码器值变化量计算模块，所述系统还包括控制单元；
所述控制单元对所述系统进行初始化，令θ0＝0，n＝0,θ＝θ0,θ1＝0；然后施加电角度为θ的电压矢量并获取编码器值变化量d；
当d值不为0，n＝0时，判断d是否大于0，如果大于0，令θ0＝180度，θ2＝360度，d2＝d,d0＝-1,θ1＝270度，n＝n+1；如果小于0，令θ0＝180度，d0＝d,d2＝-1,θ1＝90度，n＝n+1；最后令θ＝θ1,再次施加电角度为θ的电压矢量并获取编码器值变化量d，并再次进行判断；
当d值不为0，n不为0时，令d1＝d，判断d0*d1是否小于0，如果小于0，θ2＝θ1，d2＝d1；如果大于等于0，θ0＝θ1，d0＝d1；最后令θ1＝(θ2+θ0)/2,θ＝θ1,再次施加电角度为θ的电压矢量并获取编码器值变化量d，并再次...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雄，占颂，陈天航，苏小宇，唐小琦，王昌杰，陈威，唐沛然，周向东，江平，
申请(专利权)人：武汉久同智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42