转子位置信息确认方法、同步电机的矢量控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种转子位置信息确认方法、同步电机的矢量控制方法及装置。其中，所述方法包括：获取同步电机的采样电流，其中，所述同步电机的d轴注入有交流电压；基于所述采样电流确定响应电流在目标坐标系下的正序电流的实部，其中，所述响应电流为响应于所述交流电压而产生的电流；根据所述实部与转子位置差的关联关系确定当前转子位置差。采用本发明专利技术实施例，具有准确、及时地跟踪转子位置，降低/避免转速抖动、平滑控制、低成本等效果。

【技术实现步骤摘要】
转子位置信息确认方法、同步电机的矢量控制方法及装置
本专利技术涉及同步电机领域，尤其涉及一种转子位置信息确认方法、同步电机的矢量控制方法及装置。
技术介绍
现有的无位置传感器永磁同步电机起动技术主要有以下三种：一是通过产生频率线性变化的、以360°电角度为周期的周期性方波电流信号，同时采集电机的相电流信号。A、B、C三相每周期的正负半周期内只有两相导通，导通角度为120°。通过对相电流信号、方波电流信号进行比例积分运算，得到运算结果后进行功率线性放大，最后将功率线性放大后的信号送至外部永磁同步电机，完成电机驱动。该控制策略的缺点在于容易出现电机转子定位不够准确、极性判断出错，在一些恶劣的工况下，电机参数变化时，起动失败率高。二是平滑启动的控制方法。永磁同步电机在启动后被设定为恒转矩运行模式或恒转速运行模式。该平滑启动控制方法包括开环控制、闭环控制，利用的是q轴电流驱动。该方法的缺点在于并未准确给出转子定位的方式以及如何才能找到转子的位置。并且是根据电机力矩的最大值来计算的最大q轴给定电流，当电机参数发生变化或者力矩(负载)变化后，将不能给到安全的q轴电流，存在无法起动或使电机退磁的毁灭性的破坏电机的可能。三是基于假定旋转坐标法的无位置传感器永磁同步电机启动控制方法，其优点在于考虑到电机刚启动，内部温度还没有变化，此时电机反电动势常数仍为设计值，在空载启动时电压矢量的幅值与电机的转速几乎成正比。利用这点来对假定旋转坐标法中的转速估计修正量限幅值进行调整，从而无需两种控制算法的切换过程就可在采用速度、电流双闭环的算法控制中实现永磁同步电机的无速度平滑启动。该控制方法的缺点是只适用于常态下的起动，当电机运行一段时间后，内部的温度是变化的，电机参数也就发生变化，这样强依赖于电机参数的起动，普遍适应性不高，不能保证起动成功率的问题。目前，基于永磁同步电机无传感器起动的研究，各个领域的专家和学者都有造诣，例如基于观测器/估算器的方法、卡尔曼滤波法、反电势法、PWM/SVPWM发以及信号注入法，但大部分都是基于永磁同步电机数学模型实现，对电机参数具有很强的依赖性，根据定子电压方程及磁链方程，进行坐标变化后，提取出转子位置信息的成分，进行跟踪控制。这些算法对于电机参数、运行环境或工况的变化，适应性不强、鲁棒性不高，容易出现转子位置定位出错、转子位置信息更新不及时，导致定位失败、反转，从而出现启动失败、压缩机机构遭受破坏的情况，或者在启动成功后出现失步、失速的情况。以应用在空调、冰箱压缩机中的永磁同步电机为例，空调用户在使用过程中会出现有意或无意的开停运行，冰箱在化霜周期和制冷周期切换过程中自身也会不断进行开停运行，而启动的平滑性和成功率就直接影响着用户的体验。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述现有技术中的相关问题。本专利技术一方面提供了一种转子位置信息确认方法，另一方面提供了一种同步电机矢量控制方法及装置。通过本专利技术提供的方案，可以准确、及时地跟踪转子位置，降低/避免转速抖动、平滑控制、低成本等效果。根据本专利技术技术方案的第一方面，提供一种转子位置信息确认方法，包括：获取同步电机的采样电流，其中，所述同步电机的d轴注入有交流电压；基于所述采样电流确定响应电流在目标坐标系下的正序电流的实部，其中，所述响应电流为响应于所述交流电压而产生的电流；根据所述实部与转子位置差的关联关系确定当前转子位置差。根据本专利技术技术方案的第二方面，提供一种同步电机的矢量控制方法，包括：在同步电机的d轴注入交流电压；采用如权利要求1-6中任一项所述的方法确定当前转子位置差；基于所述当前转子位置差和设定值，确定当前转子位置以及当前转子角频率；根据所述设定值、所述当前转子位置和所述当前转子角频率，进行电机的矢量控制；其中，所述设定值包括转子位置设定值和转子角频率设定值。根据本专利技术技术方案的第三方面，提供一种转子位置观测器，包括：电流采样模块，用于获取同步电机的采样电流，其中，所述同步电机的d轴注入有交流电压；电流处理模块，用于基于所述采样电流确定响应电流在目标坐标系下的正序电流的实部，其中，所述响应电流为响应于所述交流电压而产生的电流；位置差确定模块，用于根据所述实部与转子位置差的关联关系确定当前转子位置差。根据本专利技术技术方案的第四方面，提供一种同步电机的矢量控制装置，包括：电压注入模块，用于在同步电机的d轴注入交流电压；如本专利技术技术方案第三方面所述的转子位置观测器；和矢量控制模块，用于基于所述转子位置观测器确定的转子位置信息对同步电机进行矢量控制。采用本专利技术相关实施例，利用转子位置差与特定条件下的电流实部的关联关系以及转子位置差对电机参数的变化不敏感的特征确定转子位置信息，具有准确、及时地跟踪转子位置，降低/避免转速抖动、平滑控制、低成本等效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图进行简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术一种实施例的转子位置信息确认方法的流程示意图；图2是根据本专利技术一种实施例的同步电机的矢量控制方法的流程示意图；图3是根据本专利技术一种实施例的同步电机的矢量控制方法的流程示意图；图4是根据本专利技术一种实施例的转子位置观测器的框图；图5是根据本专利技术一种实施例的同步电机矢量控制装置的框图；图6为根据一种现有技术的角度跟踪效果示意图；图7为根据一种现有技术的角度(误差)跟踪效果示意图；图8为根据一种现有技术的转速跟踪效果示意图；图9示出了根据本专利技术一种实施例的转速跟踪效果图；图10示出了根据本专利技术一种实施例的角度跟踪效果示意图；图11示出了根据本专利技术一种实施例的角度误差跟踪效果示意图；图12示出了根据本专利技术一种实施例的方案起动瞬间A相电流波形图；图13示出了根据一种现有技术在恶劣工况下启动时的实测A相电流波形；图14为根据本专利技术一种实施例的d轴的注入电压波形图。具体实施方式如在本文中所使用的，词语“第一”、“第二”等可以用于描述本专利技术的示例性实施例中的元件。这些词语只用于区分一个元件与另一元件，并且对应元件的固有特征或顺序等不受该词语的限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术或科学术语)具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的含意相同的含意。如在常用词典中定义的那些术语被解释为具有与相关
中的上下文含意相同的含意，而不被解释为具有理想或过于正式的含意，除非在本专利技术中被明确定义为具有这样的含意。本领域的技术人员将理解的是，本文中描述的且在附图中说明的本专利技术的装置和方法是非限制性的示例性实施例，并且本专利技术的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转子位置信息确认方法，其特征在于，包括：/n获取同步电机的采样电流，其中，所述同步电机的d轴注入有交流电压；/n基于所述采样电流确定响应电流在目标坐标系下的正序电流的实部，其中，所述响应电流为响应于所述交流电压而产生的电流；/n根据所述实部与转子位置差的关联关系确定当前转子位置差。/n

【技术特征摘要】
1.一种转子位置信息确认方法，其特征在于，包括：
获取同步电机的采样电流，其中，所述同步电机的d轴注入有交流电压；
基于所述采样电流确定响应电流在目标坐标系下的正序电流的实部，其中，所述响应电流为响应于所述交流电压而产生的电流；
根据所述实部与转子位置差的关联关系确定当前转子位置差。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交流电压的频率小于基波频率。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取同步电机的采样电流包括：
对所述同步电机的定子三相电流进行clark变换得到定子二相电流；
或者，进一步包括：
基于在先转子位置估算值调整所述定子二相电流。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述采样电流确定响应电流在目标坐标系下的正序电流的实部，包括：
对所述采样电流进行滤波处理得到所述响应电流的正序电流；
将所述响应电流的正序电流转换至旋转坐标系，得到在旋转坐标系下的正序电流，并确定其实部。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实部与转子位置差的关联关系为：
y＝k·x，其中，y表示所述实部，x表示所述转子位置差，k为与所述交流电压的参数相关的常数。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断所述当前转子位置差是否为0，如果不为0，则向使得所述当前转子位置差为0的方向调整所述同步电机的定子三相电流。


7.一种同步电机的矢量控制方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝远宁，徐常升，程海珍，
申请(专利权)人：珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44