多三相永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多三相永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置，属于电机控制领域，包括：检测一套三相绕组中的三个线电感L

【技术实现步骤摘要】
多三相永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置


[0001]本专利技术属于电机控制领域，更具体地，涉及一种多三相永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置。

技术介绍

[0002]大功率化是交流传动系统的发展趋势，而大功率电机的设计多采用多相化(相数大于3)设计，不但可以降低驱动支路的容量，而且还具备一定的容错运行能力。在各类多相永磁同步电机中，多三相永磁同步电机由于和传统三相永磁同步电机具有紧密的联系而得到更多的关注。多三相永磁同步电机在启动前同样需要进行转子初始位置检测，准确地检测出转子初始位置对于电机顺利启动以及实现最大转矩运行有重要意义。若检测误差过大会降低电机的启动性能，甚至导致电机启动失败或者发生电机反转。
[0003]目前大量的永磁同步电机转子初始位置检测方法主要是针对传统的三相电机，主要有以下四种方法：1)预定位置法，2)高频信号注入法，3)电压空间矢量法，4)脉冲电压注入法。
[0004]预定位置法是通过向电机定子施加一个固定方向的电压矢量，将转子拖动到电压矢量的方向，于是转子的初始位置就是该矢量方向。该方法控制简单、易于实现，但精度受负载影响较大，并且不适用某些要求在定位时转子保持静止的场合。
[0005]相比于预定位置法，另外三种检测方法在检测时不要求在定位时转子保持静止。其中：
[0006]高频信号注入法主要应用于永磁同步电机在零速和低速时无位置传感器控制中，也可用于转子初始位置检测，其原理是向电机中注入特定的高频电压信号，接着从定子电流中提取出高频响应电流，然后再利用该电流确定转子的初始位置。该方法算法较为复杂，并且参数调节困难。
[0007]电压空间矢量法是通过向电机中注入幅值相同、方向不同的一系列电压矢量，找出使响应电流幅值最大的电压矢量，从而认定该矢量方向为转子位置。该类方法原理简单，但注入电压矢量较多，且高精度的检测需要很高的电流采样精度。
[0008]脉冲电压注入法是向三相绕组中的两相注入脉冲电压，由响应电流计算出线电感，再结合电机线电感与转子位置角的函数关系，估算出转子的初始位置。该方法原理简单，方便实现，在传统三相永磁同步电机中得到广泛应用。
[0009]在设计多三相永磁同步电机时，为了减小每套三相绕组间的耦合，通常将每套三相绕组均匀地分布在定子部分扇区，因此对于单套三相绕组来说，其三相绕组的电感会出现不对称现象。而高频信号注入法、电压空间矢量法和脉冲电压注入法都是利用注入电压后产生的响应电流来进行转子位置检测，而响应电流跟注入的电压和绕组的电感特性都有关，因此，三相绕组的电感不对称对这三种方法的检测精度都会有影响，而且电感不对称现象越明显，检测结果误差越大。

技术实现思路

[0010]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种多三相永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置，其目的在于，消除电感不对称对转子初始位置检测精度的影响，从而提高检测精度。
[0011]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种多三相永磁同步电机的转子初始位置检测方法，包括：
[0012]选取电机中的一套三相绕组，分别检测其中每两相之间的线电感，得到线电感L
X
、L
Y
和L
Z
；线电感L
X
和L
Y
随着转子位置的变化对称变化；
[0013]利用线电感L
X
或线电感L
Y
的恒定分量L0、线电感L
X
或线电感L
Y
的二次谐波分量L2、线电感L
Z
的恒定分量以及线电感L
Z
的二次谐波分量对线电感L
Z
进行修正，得到线电感L
′
Z
，并根据线电感L
X
、线电感L
Y
和线电感L
′
Z
计算转子磁极轴向角度θ
e
；线电感L
X
、线电感L
Y
以及线电感L
′
Z
的电感值随着转子位置的变化对称变化；
[0014]分别向三相绕组注入大小相等、方向相反的第一脉冲电压矢量和第二脉冲电压矢量，并分别记录三相绕组中响应电流的峰值和若则判定转子初始位置角为θ
e
；若则判定转子初始位置角为θ
e
+π；并且，在θ
e
方向和θ
e
+π方向中，第一脉冲电压矢量距离θ
e
方向较近，第二脉冲电压矢量距离θ
e
+π方向较近。
[0015]进一步地，第一脉冲电压矢量和第二脉冲电压矢量的确定方式包括：
[0016]从预先确定的12个候选脉冲电压矢量中筛选出离θ
e
方向最近的候选脉冲电压矢量作为第一脉冲电压矢量，从12个候选脉冲电压矢量中筛选出离θ
e
+π方向最近的候选脉冲电压矢量作为第二脉冲电压矢量；
[0017]其中，12个候选脉冲电压矢量包括依次悬空一相绕组时确定的6个脉冲电压矢量，和在绕组不悬空时确定的6个脉冲电压矢量。
[0018]进一步地，对线电感L
Z
进行修正，其计算公式为：
[0019][0020]其中，
[0021]进一步地，L0、L2、以及的计算公式分别如下：
[0022][0023]其中，L
max
表示线电感L
X
或线电感L
Y
的最大值，L
min
表示线电感L
X
或线电感L
Y
的最小
值，L
Zmax
表示线电感L
Z
的最大值，L
Zmin
表示线电感L
Z
的最小值。
[0024]进一步地，各线电感的最大值和最小值的检测方式包括：
[0025]将电机转子定位到线电感取最大值时对应的角度，检测此时的线电感值，得到线电感的最大值；
[0026]将电机转子定位到线电感取最小值时对应的角度，检测此时的线电感值，得到线电感的最小值。
[0027]进一步地，线电感L
X
的最大值对应的转子角度为或
[0028]线电感L
X
的最小值对应的转子角度为或
[0029]线电感L
Y
的最大值对应的转子角度为0或π；
[0030]线电感L
Y
的最小值对应的转子角度为或
[0031]线电感L
Z
的最大值对应的转子角度为或
[0032]线电感L
Z
的最小值对应的转子角度为或
[0033]进一步地，检测线电感的方式包括：
[0034]将线电感之外的一相套组悬空后，向三相绕组中注入大小相等、方向相反的两个脉冲电压矢量，并计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多三相永磁同步电机的转子初始位置检测方法，其特征在于，包括：选取电机中的一套三相绕组，分别检测其中每两相之间的线电感，得到线电感L
X
、L
Y
和L
Z
；线电感L
X
和L
Y
随着转子位置的变化对称变化；利用所述线电感L
X
或所述线电感L
Y
的恒定分量L0、所述线电感L
X
或所述线电感L
Y
的二次谐波分量L2、所述线电感L
Z
的恒定分量以及所述线电感L
Z
的二次谐波分量对所述线电感L
Z
进行修正，得到线电感L
′
Z
，并根据线电感L
X
、线电感L
Y
和线电感L
′
Z
计算转子磁极轴向角度θ
e
；所述线电感L
X
、所述线电感L
Y
以及所述线电感L
′
Z
的电感值随着转子位置的变化对称变化；分别向三相绕组注入大小相等、方向相反的第一脉冲电压矢量和第二脉冲电压矢量，并分别记录三相绕组中响应电流的峰值和若则判定所述转子初始位置角为θ
e
；若则判定所述转子初始位置角为θ
e
+π；在θ
e
方向和θ
e
+π方向中，所述第一脉冲电压矢量距离θ
e
方向较近，所述第二脉冲电压矢量距离θ
e
+π方向较近。2.如权利要求1所述的多三相永磁同步电机的转子初始位置检测方法，其特征在于，所述第一脉冲电压矢量和所述第二脉冲电压矢量的确定方式包括：从预先确定的12个候选脉冲电压矢量中筛选出离θ
e
方向最近的候选脉冲电压矢量作为所述第一脉冲电压矢量，从所述12个候选脉冲电压矢量中筛选出离θ
e
+π方向最近的候选脉冲电压矢量作为所述第二脉冲电压矢量；其中，所述12个候选脉冲电压矢量包括依次悬空一相绕组时确定的6个脉冲电压矢量，和在绕组不悬空时确定的6个脉冲电压矢量。3.如权利要求1或2所述的多三相永磁同步电机的转子初始位置检测方法，其特征在于，对所述线电感L
Z
进行修正，其计算公式为：其中，4.如权利要求3所述的多三相永磁同步电机的转子初始位置检测方法，其特征在于，L0、L2、以及的计算公式分别如下：其中，L
max
表示所述线电感L
X
或所述线电感L
Y
的最大值，L
min
表示所述线电感L
X
或所述线电感L
Y
的最小值，L
Zmax
表示所述线电感L
Z
的最大值，L
Zmin
表示所述线电感L
Z
的最小值。
5.如权利要求4所述的多三相永磁同步电机的转子初始位置检测方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘自程，石松，蒋栋，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：