一种避免永磁同步电机反转的转子预定位方法技术

本发明专利技术公开一种避免永磁同步电机反转的转子预定位方法，包括如下步骤：步骤S1，向永磁同步电机注入三组正负电压，通过AD采样获得两相电流；步骤S2，比较每组响应电流的大小，根据磁路不同方向的饱和程度差异，判断转子磁极所在定子坐标系下的半平面；步骤S3，综合三组响应电流大小的比较结果，判断转子磁极所在扇区；步骤S4，根据转子磁极所在扇区，向电机绕组注入固定角度电压矢量，将转子拖动到与转向一致的扇区终点处；步骤S5，设定电机转子初始位置为步骤S4中所施加固定角度电压矢量的角度，进入正常无位置传感器运行状态。此种方法将永磁同步电机转子初始位置辨识和转子预定位相结合，可防止电机起动过程中出现反转现象。

A rotor pre positioning method to avoid reverse rotation of PMSM

【技术实现步骤摘要】
一种避免永磁同步电机反转的转子预定位方法
本专利技术属于永磁同步电机控制
，特别涉及一种避免永磁同步电机反转的转子预定位方法。
技术介绍
在大多数永磁同步电机无位置传感器控制方法中，需要获取电机转子初始位置，常用的电机转子初始位置获取方法有两种，一种是对电机转子初始位置辨识，即通过逆变器向电机绕组中注入一定规律的PWM波，根据响应电流来计算当前转子的初始位置，在辨识过程中，电机转子一般处于静止状态；另一种方法是对电机转子进行预定位，即通过逆变器向电机注入固定角度的电压矢量，利用所形成的电枢磁场将电机转子拖动到固定位置，将此位置作为电机转子初始位置。在一些特殊应用场合，如汽车助力转向油泵电机，要保证电机单向运行，如果发生反转，则可能造成设备损坏。因此在获取电机转子初始位置时要特别关注转子的运动方向。若采用初始位置辨识的方法，由于电流采样噪声和精度的影响，辨识出的角度和实际角度存在误差，那么在电机正常运行时可能会发生短暂的反转；若采用转子预定位方法，显然在定位过程中转子运动方向时不可控的。为了克服以上两种方法的不足，本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种避免永磁同步电机反转的转子预定位方法，将永磁同步电机转子初始位置辨识和转子预定位相结合，可防止电机起动过程中出现反转现象。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：一种避免永磁同步电机反转的转子预定位方法，包括如下步骤：步骤S1，向永磁同步电机注入三组正负电压U+V－、U－V+；V+W－、V－W+；W+U－、W－U+，通过AD采样获得两相电流IUV，IVU；IVW，IWV；IWU，IUW；其中，U+V－表示U相上桥臂导通，V相下桥臂导通，U－V+反之；V+W－表示V相上桥臂导通，W相下桥臂导通，V－W+反之；W+U－表示W相上桥臂导通，U相下桥臂导通，W－U+反之；IUV表示U+V－作用下从U相流入，V相流出的电流大小，IVU反之；IVW表示V+W－作用下从V相流入，W相流出的电流大小，IWV反之；IWU表示W+U－作用下从W相流入，U相流出的电流大小，IUW反之；步骤S2，比较每组响应电流的大小，根据磁路不同方向的饱和程度差异，判断转子磁极所在定子坐标系下的半平面；步骤S3，综合三组响应电流大小的比较结果，判断转子磁极所在扇区；步骤S4，根据转子磁极所在扇区，向电机绕组注入固定角度电压矢量，将转子拖动到与转向一致的扇区终点处；步骤S5，设定电机转子初始位置为步骤S4中所施加固定角度电压矢量的角度，进入正常无位置传感器运行状态。上述步骤1中，在进行电压注入时，每次注入电压的作用时间间隔大于预设值，保证每次注入电压之前绕组中的电流充分衰减至零。上述步骤1中，在进行电压注入时，每次注入电压的持续时间相同，且保证在开关器件导通期间，电流幅值一直处于上升状态，且每次电流AD采样的时刻为开关器件关断时刻。上述步骤1中，在进行电压注入时，每次注入电压的持续时间在一个PWM周期内。上述步骤2中，判断转子磁极所在定子坐标系下的半平面的依据如下：其中，括号中所示角度范围表示转子磁极所处的180°半平面。上述步骤3中，判断转子磁极所在扇区的依据如下：其中，括号中所示角度范围表示转子磁极所处的60°扇区。上述步骤4中，注入固定角度电压矢量的角度按下式确定：其中，θr表示转子磁极所处位置，正向和反向表示电机即将旋转的方向。上述步骤4中，注入固定角度电压矢量所需的PWM波由SVPWM模块产生，定位电流大小逐渐增加到预设值，并维持足够多的PWM周期，保证电机转子可靠定位。采用上述方案后，本专利技术首先向电机绕组中注入三组正负电压U+V－、U－V+；V+W－、V－W+；W+U－、W－U+，通过AD采样获得两相电流IUV，IVU；IVW，IWV；IWU，IUW；在比较每组响应电路大小的基础上，确定电机转子所在扇区；该方法仅需要比较每组响应电流的相对大小，而不需要非常准确的数值，对电流采样的精度和噪声要求较低，抗干扰能力强。然后，结合电机即将旋转的方向，施加定位电压矢量，将电机转子拖动至所在扇区的最小角度或最大角度；从而保证了转子在定位过程中的运动方向与正常运行方向一致，避免了因反向旋转导致的设备损坏，提高了系统可靠性和安全性。附图说明图1是本专利技术的流程图；图2是本专利技术实施例中向永磁同步电机绕组注入电压过程的电路示意图；其中，(a)表示注入U+V－，(b)表示注入U－V+，(c)表示注入V+W－，(d)表示注入V－W+，(e)表示注入W+U－，(f)表示注入W－U+；图3是本专利技术实施例中向永磁同步电机绕组注入不同电压时所能确定的电机转子所在半平面示意图；其中，(a)表示注入U+V－、U－V+，(b)表示注入V+W－、V－W+，(c)表示注入W+U－、W－U+；图4是本专利技术实施例中永磁同步电机转子磁极所在扇区的示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术提供一种避免永磁同步电机反转的转子预定位方法，包括如下步骤：S1，如图2所示，向永磁同步电机注入三组正负电压U+V－、U－V+；V+W－、V－W+；W+U－、W－U+，通过AD采样获得两相电流IUV，IVU；IVW，IWV；IWU，IUW；其中U+V－表示U相上桥臂导通，V相下桥臂导通，U－V+反之；V+W－表示V相上桥臂导通，W相下桥臂导通，V－W+反之；W+U－表示W相上桥臂导通，U相下桥臂导通，W－U+反之；IUV表示U+V－作用下从U相流入，V相流出的电流大小，IVU反之；IVW表示V+W－作用下从V相流入，W相流出的电流大小，IWV反之；IWU表示W+U－作用下从W相流入，U相流出的电流大小，IUW反之；在进行电压注入时，每次注入电压的作用时间间隔大于预设值，以保证每次注入电压之前绕组中的电流充分衰减至零；每次注入电压的持续时间相同，且保证在开关器件导通期间，电流幅值一直处于上升状态，且每次电流AD采样的时刻为开关器件关断时刻，以保证获得最大电流值；另外，每次注入电压的持续时间在一个PWM周期内，由于电流回路的电气时间常数远小于电机的机械时间常数，从而保证注入过程中电机转子不发生转动；S2，比较每组响应电流的大小，根据磁路不同方向的饱和程度差异，判断转子磁极所在定子坐标系下的半平面；如图3所示，是根据绕组在不同注入电压下的响应电流大小判断电机转子所在半平面的过程，具体判断依据如下：其中，括号中所示角度范围表示转子磁极所处的180°半平面。S3，如图4所示，综合三组响应电流大小的比较结果，判断转子磁极所在扇区，具体确定依据如下：其中，括号中所示角度范围表示转子磁极所处的60°扇区。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种避免永磁同步电机反转的转子预定位方法，其特征在于包括如下步骤：/n步骤S1，向永磁同步电机注入三组正负电压U

【技术特征摘要】
1.一种避免永磁同步电机反转的转子预定位方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤S1，向永磁同步电机注入三组正负电压U+V－、U－V+；V+W－、V－W+；W+U－、W－U+，通过AD采样获得两相电流IUV，IVU；IVW，IWV；IWU，IUW；其中，U+V－表示U相上桥臂导通，V相下桥臂导通，U－V+反之；V+W－表示V相上桥臂导通，W相下桥臂导通，V－W+反之；W+U－表示W相上桥臂导通，U相下桥臂导通，W－U+反之；IUV表示U+V－作用下从U相流入，V相流出的电流大小，IVU反之；IVW表示V+W－作用下从V相流入，W相流出的电流大小，IWV反之；IWU表示W+U－作用下从W相流入，U相流出的电流大小，IUW反之；
步骤S2，比较每组响应电流的大小，根据磁路不同方向的饱和程度差异，判断转子磁极所在定子坐标系下的半平面；
步骤S3，综合三组响应电流大小的比较结果，判断转子磁极所在扇区；
步骤S4，根据转子磁极所在扇区，向电机绕组注入固定角度电压矢量，将转子拖动到与转向一致的扇区终点处；
步骤S5，设定电机转子初始位置为步骤S4中所施加固定角度电压矢量的角度，进入正常无位置传感器运行状态。


2.如权利要求1所述的避免永磁同步电机反转的转子预定位方法，其特征在于：所述步骤1中，在进行电压注入时，每次注入电压的作用时间间隔大于预设值，使得每次注入电压之前绕组中的电流衰减至零。


3.如权利要求1所述的避免永磁同步电机反转的转子预定位方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：花为，吴旭东，刘凯，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32