电机转子磁极初始位置辨识方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电机转子磁极初始位置辨识方法，包括以下步骤：多次注入不同电压脉冲，并采集不同电压脉冲下悬空相的端电压，以获得多对采集电压；分别计算多对采集电压的对应电压增量；根据多对采集电压的对应电压增量确定转子磁极可能位于的扇区；计算可能位于的扇区对应悬空相的端电压变化趋势；根据端电压变化趋势确定转子磁极位于的实际扇区，该电机转子磁极初始位置辨识方法无需使用电流信息，只需检测三相端电压，检测时间短、精度高，且易于实现。

【技术实现步骤摘要】
电机转子磁极初始位置辨识方法及装置
本专利技术涉及永磁同步电机控制
，尤其涉及一种电机转子磁极初始位置辨识方法及装置。
技术介绍
永磁同步电机具有体积小、效率高、动态性能好、稳态精度高等优势，广泛应用于风机、泵、家用电器、工业制造等各种电机驱动场合。为了实现永磁同步电机的可靠起动，需要获得转子磁极的初始位置，然后施加正确的电压矢量方向。然而，实际过程中由于成本、体积等约束，无法安装位置传感器。如果无法获得转子磁极初始位置，可能会导致电机起动反转，甚至起动失败，这对起动性能要求较高的场合是不允许的。而对于安装增量式光电编码器场合，在起动开始时刻没有绝对位置信号，通常需要额外增加三相霍尔位置传感器，以确定转子磁极初始位置。但是这种方法增加了系统成本并导致位置传感器线路更加复杂，可靠性降低。因此，需要研究永磁同步电机转子磁极初始位置辨识方法。目前，初始位置辨识通常是需要施加作用时间短暂且方向不同的电压脉冲，然后比较不同电压方向下母线电流大小，电流越大，说明施加电压方向越靠近转子磁极所在位置；或是施加高频正弦电压信号，通过高频电流响应解调位置，并结合磁极N、S区分方法，得到转子磁极初始位置。但是，上述方法要求电机具有较大的电感凸极性，即要求d、q轴电感差值越大越好。实际中，对于表贴式永磁同步电机，其电感凸极性往往较弱。采用施加电压脉冲方式，由于母线电流采样需要用于过流保护，其采样量程宽，分辨率低。因此，在施加不同方向电压脉冲时，其母线电流差异不明显，无法准确辨识磁极位置。如果增加电压脉冲作用时间，则有可能导致电机在初始位置辨识过程发生转动，无法满足高可靠性起动要求。采用高频正弦电压注入方法辨识转子磁极初始位置，需要较高精度的相电流传感器，不适合低成本应用场合，且同样受电流检测精度和电感凸极率的影响。有鉴于此，一种可以准确判断电机转子磁极初始位置的方法及装置显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种电机转子磁极初始位置辨识方法，该方法可以避免判断过程中转子发生转动，有效缩短了转子磁极初始位置的判断时间，提高了判断精度。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种电机转子磁极初始位置辨识方法，包括以下步骤：多次注入不同电压脉冲，并采集不同电压脉冲下悬空相的端电压，以获得多对采集电压；分别计算所述多对采集电压的对应电压增量；根据所述多对采集电压的对应电压增量确定转子磁极可能位于的扇区；计算所述可能位于的扇区对应悬空相的端电压变化趋势；根据所述端电压变化趋势确定转子磁极位于的实际扇区。在本专利技术的一实施例中，所述多对采集电压中的每对采集电压为相同悬空相在不同注入电压脉冲下的采集电压。在本专利技术的一实施例中，根据所述多对采集电压的对应电压增量确定转子磁极可能位于的扇区的步骤包括：比较所述多对采集电压的对应电压增量的大小以确定转子磁极可能位于的扇区。在本专利技术的一实施例中，所述端电压变化趋势为端电压的斜率。在本专利技术的一实施例中，根据所述端电压的斜率确定转子磁极位于的实际扇区的步骤包括：根据所述端电压的斜率的正负确定转子磁极位于的实际扇区。在本专利技术的一实施例中，至少注入六次不同电压脉冲。在本专利技术的一实施例中，注入六次不同电压脉冲，其中，第一次电压脉冲注入形式为a相接母线正端，b相接母线负端，c相悬空；第二次电压脉冲注入形式为b相接母线正端，a相接母线负端，c相悬空；第三次电压脉冲注入形式为b相接母线正端，c相接母线负端，a相悬空；第四次电压脉冲注入形式为c相接母线正端，b相接母线负端，a相悬空；第五次电压脉冲注入形式为c相接母线正端，a相接母线负端，b相悬空；第六次电压脉冲注入形式为a相接母线正端，c相接母线负端，b相悬空。在本专利技术的一实施例中，所述扇区包括扇区1至扇区12，所述扇区的角度为30度。在本专利技术的一实施例中，注入所述六次不同电压脉冲，分别采集不同电压脉冲下悬空相的端电压，获得三对采集电压，分别为a相端电压、b相端电压和c相端电压，并分别计算a相端电压增量、b相端电压增量和c相端电压增量。在本专利技术的一实施例中，确定所述转子磁极可能位于的扇区的步骤包括：比较a相端电压增量、b相端电压增量和c相端电压增量的大小；若a相端电压增量最大，若c相端电压增量大于b相端电压增量，则转子磁极位于扇区6或12，否则位于扇区5或11；若b相端电压增量最大，若a相端电压增量大于c相端电压增量，则转子磁极位于扇区4或10，否则位于扇区3或9；若c相端电压增量最大，若b相端电压增量大于a相端电压增量，则转子磁极位于扇区2或8，否则位于扇区1或7。在本专利技术的一实施例中，计算所述可能位于的扇区对应悬空相的端电压变化趋势，且根据所述端电压变化趋势确定转子磁极位于的实际扇区的步骤包括：若判断出转子磁极位置在扇区6或12，则计算c相端电压的斜率，若判断c相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区6，否则位于扇区12；若判断出转子磁极位置在扇区1或7，则计算c相端电压的斜率，若判断c相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区1，否则位于扇区7；若判断出转子磁极位置在扇区2或8，则计算b相端电压的斜率，若判断b相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区2，否则位于扇区8；若判断出转子磁极位置在扇区3或9，则计算b相端电压的斜率，若判断b相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区3，否则位于扇区9；若判断出转子磁极位置在扇区4或10，则计算a相端电压的斜率，若判断a相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区4，否则位于扇区10；若判断出转子磁极位置在扇区5或11，则计算a相端电压的斜率，若判断a相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区5，否则位于扇区11。在本专利技术的一实施例中，确定所述转子磁极可能位于的扇区的步骤包括：比较a相端电压增量、b相端电压增量和c相端电压增量的大小；若a相端电压增量最大，则转子磁极位于扇区5和6组成的大扇区或扇区11和12组成的大扇区；若b相端电压增量最大，则转子磁极位于扇区3和4组成的大扇区或扇区9和10组成的大扇区；若c相端电压增量最大，则转子磁极位于扇区1和2组成的大扇区或扇区7和8组成的大扇区。在本专利技术的一实施例中，计算所述可能位于的扇区对应悬空相的端电压变化趋势，且根据所述端电压变化趋势确定转子磁极位于的实际扇区的步骤包括：若转子磁极位于扇区5和6组成的大扇区或扇区11和12组成的大扇区，则计算c相端电压的斜率，若判断c相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区5和6组成的大扇区，否则位于扇区11和12组成的大扇区；若转子磁极位于扇区3和4组成的大扇区或扇区9和10组成的大扇区，则计算a相端电压的斜率，若判断a相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区3和4组成的大扇区，否则位于扇区9和10组成的大扇区；若转子磁极位于扇区1和2组成的大扇区或扇区7和8组成的大扇区，则计算b相端电压的斜率，若判断b相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区1和2组成的大扇区，否则位于扇区7和8组成的大扇区。在本专利技术的一实施例中，根据比例系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机转子磁极初始位置辨识方法，包括以下步骤：/n多次注入不同电压脉冲，并采集不同电压脉冲下悬空相的端电压，以获得多对采集电压；/n分别计算所述多对采集电压的对应电压增量；/n根据所述多对采集电压的对应电压增量确定转子磁极可能位于的扇区；/n计算所述可能位于的扇区对应悬空相的端电压变化趋势；/n根据所述端电压变化趋势确定转子磁极位于的实际扇区。/n

【技术特征摘要】
1.一种电机转子磁极初始位置辨识方法，包括以下步骤：
多次注入不同电压脉冲，并采集不同电压脉冲下悬空相的端电压，以获得多对采集电压；
分别计算所述多对采集电压的对应电压增量；
根据所述多对采集电压的对应电压增量确定转子磁极可能位于的扇区；
计算所述可能位于的扇区对应悬空相的端电压变化趋势；
根据所述端电压变化趋势确定转子磁极位于的实际扇区。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多对采集电压中的每对采集电压为相同悬空相在不同注入电压脉冲下的采集电压。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多对采集电压的对应电压增量确定转子磁极可能位于的扇区的步骤包括：
比较所述多对采集电压的对应电压增量的大小以确定转子磁极可能位于的扇区。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述端电压变化趋势为端电压的斜率。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述端电压的斜率确定转子磁极位于的实际扇区的步骤包括：
根据所述端电压的斜率的正负确定转子磁极位于的实际扇区。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少注入六次不同电压脉冲。


7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，注入六次不同电压脉冲，其中，第一次电压脉冲注入形式为a相接母线正端，b相接母线负端，c相悬空；第二次电压脉冲注入形式为b相接母线正端，a相接母线负端，c相悬空；第三次电压脉冲注入形式为b相接母线正端，c相接母线负端，a相悬空；第四次电压脉冲注入形式为c相接母线正端，b相接母线负端，a相悬空；第五次电压脉冲注入形式为c相接母线正端，a相接母线负端，b相悬空；第六次电压脉冲注入形式为a相接母线正端，c相接母线负端，b相悬空。


8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述扇区包括扇区1至扇区12，所述扇区的角度为30度。


9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，注入所述六次不同电压脉冲，分别采集不同电压脉冲下悬空相的端电压，获得三对采集电压，分别为a相端电压、b相端电压和c相端电压，并分别计算a相端电压增量、b相端电压增量和c相端电压增量。


10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，确定所述转子磁极可能位于的扇区的步骤包括：
比较a相端电压增量、b相端电压增量和c相端电压增量的大小；
若a相端电压增量最大，若c相端电压增量大于b相端电压增量，则转子磁极位于扇区6或12，否则位于扇区5或11；
若b相端电压增量最大，若a相端电压增量大于c相端电压增量，则转子磁极位于扇区4或10，否则位于扇区3或9；
若c相端电压增量最大，若b相端电压增量大于a相端电压增量，则转子磁极位于扇区2或8，否则位于扇区1或7。


11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，计算所述可能位于的扇区对应悬空相的端电压变化趋势，且根据所述端电压变化趋势确定转子磁极位于的实际扇区的步骤包括：
若判断出转子磁极位置在扇区6或12，则计算c相端电压的斜率，若判断c相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区6，否则位于扇区12；
若判断出转子磁极位置在扇区1或7，则计算c相端电压的斜率，若判断c相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区1，否则位于扇区7；
若判断出转子磁极位置在扇区2或8，则计算b相端电压的斜率，若判断b相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区2，否则位于扇区8；
若判断出转子磁极位置在扇区3或9，则计算b相端电压的斜率，若判断b相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区3，否则位于扇区9；
若判断出转子磁极位置在扇区4或10，则计算a相端电压的斜率，若判断a相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区4，否则位于扇区10；
若判断出转子磁极位置在扇区5或11，则计算a相端电压的斜率，若判断a相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区5，否则位于扇区11。


12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，确定所述转子磁极可能位于的扇区的步骤包括：
比较a相端电压增量、b相端电压增量和c相端电压增量的大小；
若a相端电压增量最大，则转子磁极位于扇区5和6组成的大扇区或扇区11和12组成的大扇区；
若b相端电压增量最大，则转子磁极位于扇区3和4组成的大扇区或扇区9和10组成的大扇区；
若c相端电压增量最大，则转子磁极位于扇区1和2组成的大扇区或扇区7和8组成的大扇区。


13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，计算所述可能位于的扇区对应悬空相的端电压变化趋势，且根据所述端电压变化趋势确定转子磁极位于的实际扇区的步骤包括：
若转子磁极位于扇区5和6组成的大扇区或扇区11和12组成的大扇区，则计算c相端电压的斜率，若判断c相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区5和6组成的大扇区，否则位于扇区11和12组成的大扇区；
若转子磁极位于扇区3和4组成的大扇区或扇区9和10组成的大扇区，则计算a相端电压的斜率，若判断a相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区3和4组成的大扇区，否则位于扇区9和10组成的大扇区；
若转子磁极位于扇区1和2组成的大扇区或扇区7和8组成的大扇区，则计算b相端电压的斜率，若判断b相端电压的斜率为正，则转子磁极位于扇区1和2组成的大扇区，否则位于扇区7和8组成的大扇区。


14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据比例系数对所述端电压进行降压和/或根据滤波系数对所述端电压进行滤波，以得到所述多对采集电压。


15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过注入六次不同电压脉冲将所述转子磁极定位至30度或60度的范围内。


16.一种电机转子磁极初始位置辨识装置，包括：
电压增量比较模块，配置为根据多次注入的不同电压脉冲，采集不同电压脉冲下悬...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晖，吴春，何原明，文龙，曾志成，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33