基于微移动的铁氧体磁阻同步电机转子的初始角检测方法技术

本发明专利技术涉及基于微移动的铁氧体磁阻同步电机转子的初始角检测方法，以铁氧体辅助型磁阻同步电机为研究对象，通过注入高频电压，不断解算相关角度，通过缓慢提高预设d轴电流的指令值，使得电机第一次微移动，记录电机转速，在通过缓慢提高预设q轴电流的指令值，使得电机第二次微移动，可以判别正确的电机的初始位置。置。置。

【技术实现步骤摘要】
基于微移动的铁氧体磁阻同步电机转子的初始角检测方法


[0001]本专利技术涉及电机控制
，具体而言，涉及一种基于微移动的铁氧体磁阻同步电机转子的初始角检测方法。

技术介绍

[0002]电机能效新国标下，传统高能耗的三相异步电机迎来危机挑战，加上永磁同步电机中稀土价格昂贵，同时容易出现高温退磁现象，铁氧体辅助型磁阻同步电机，以无稀土，高能效的特点受到广泛关注。然而由于特殊的转子磁障结构，使得该电机具有较大的凸极率，主要依靠磁阻转矩出力。
[0003]实现电机矢量控制算法中，需要用到一个非常重要的物理量是电机的位置信号。电机的位置信号往往通过特殊的部件实现，由于空间、成本、附加引线的限制，并不是所有的电机都安装位置传感器。特别是近年来，随着电机现代控制技术的兴起，采用无位置传感器控制方法成为主要研究内容和方向，无位置传感器技术是通过电机的电压和电流特性关系来确定电机转子位置，进而解算出角度信号。
[0004]传统的零速无位置传感器通常采用预定位方法，“预定位”方法简单易行，并且采用多次“预定位”的方案可以有效避免无法定位的区域，其定位效果一般也较好。但是“预定位”方法往往耗时较长，而且为了能够准确定位，电机电流也往往会比较大，并不适用于带重载的特点。
[0005]另外一种方式是采用高频注入法，但是由于铁氧体磁阻同步电机铁氧体具有的磁性非常弱，磁阻转矩所占比例大于铁氧体产生的转矩，在物理上有四个位置有相似的凸级率特性，难以进一步辨识，即靠近N极和靠近S极同样角度的初始位置具有相同的凸级率特性，传统预定位法会将该类电机定位与两种位置，一种是正确位置，一种为错误位置；这就需要进一步判别其位置。
[0006]无位置传感器算法或者是机械传感器都需要获得初始角度，初始角度不准确将导致电机转矩不足，甚至会相反，启动失败或者失去带载能力。近年来有较多文献和相关专利阐述永磁同步电机初始角度获取方法，如图1所示的铁氧体辅助下磁阻同步电机的转子结构，图中，801为电机轴，803为磁碍，804为铁氧体，而针对新型的铁氧体辅助型磁阻同步电机的初始角度获取方法相关内容较少，原因如下：
[0007](1)由于铁氧体磁阻同步电机铁氧体具有的磁性非常弱磁阻转矩所占比例大于铁氧体产生的转矩，相比稀土永磁同步电机，其磁铁的强度较弱，在物理上有四个位置有相似的凸级率特性难以进一步辨识。如果注入较强的电流，则电机移动较大，甚至反转，在某些应用领域不允许。
[0008](2)即靠近N极和靠近S极同样角度的初始位置具有相同或者相似的凸级率特性，如果借鉴传统永磁同步电机的高频注入相关算法，会将该类电机定位与两种位置，一种是正确位置，一种为错误位置；这就需要进一步判别其位置。

技术实现思路

[0009]本专利技术解决的问题是如何解决现有铁氧体辅助型磁阻同步电机转子初始角度误判断、错定位、定位时间长、稳定性差等问题。
[0010]为解决上述问题，本专利技术提供一种基于微移动的铁氧体磁阻同步电机转子的初始角检测方法，包括电容、三相桥式逆变器、驱动电机和SVPWM，其特征在于，包括：
[0011]步骤1、预设给定电流i
d*
以设定增长函数增长，同时设定给定电流i
q*
＝0；并设置用于存储在给定电流i
d*
增长得到最大角速度的n1；
[0012]步骤2、在α轴电压分量u
α
(k)和β轴电压分量u
β
(k)上注入高频电压得到u
αh
(k)和u
βh
(k)；k表示对三相桥式逆变器的第k次采样；
[0013]步骤3、SVPWM根据u
αh
(k)和u
βh
(k)构建输出占空比给三相桥式逆变器；
[0014]步骤4、采集电容两端的电压V
dc
、三相桥式逆变器的A相电机电流i
a
(k)和B相电机电流i
b
(k)；
[0015]步骤5、将A相电机电流i
a
(k)、B相电机电流i
b
(k)经过克拉克变换获得α轴电流分量i
α
(k)和β轴电流分量i
β
(k)；
[0016]步骤6、将α轴电流分量i
α
(k)和β轴电流分量i
β
(k)经过用于高频注入电流解调算法得到估算角速度和估算角度
[0017]步骤7、将α轴电流分量i
α
(k)和β轴电流分量i
β
(k)经过估算角度帕克变换得到d轴电流分量i
d
(k)和q轴电流分量i
q
(k)；
[0018]步骤8、获取下一次采样k+1时i
d*
(k+1)和i
q*
(k+1)的值；差值i
d*
(k+1)
‑
i
d
(k)经过PI控制后输出d轴电压分量u
d
(k)；差值i
q*
(k+1)
‑
i
q
(k)经过PI控制后输出q轴电压分量u
q
(k)；
[0019]步骤9、将d轴电压分量u
d
(k)和q轴电压分量u
q
(k)经过估算的角度反帕克变换得到α轴电压分量u
α
(k)和β轴电压分量u
β
(k)；
[0020]步骤10、判断n1是否为空，若n1不为空，则进入步骤11；若n1为空，则判断是否大于等于设定阈值Q，若是，则在将当前的角速度存入n1后，并将给定电流i
d*
(k+1)置为0，接着进入步骤11；若否，则k＝k+1，并返回步骤2；
[0021]步骤11、预设给定电流i
q*
以设定增长函数增长，同时设定给定电流i
d*
＝0；并设置用于存储在给定电流i
d*
增长时角速度的n2；
[0022]步骤12、判断n2是否为空，若n2不为空，则进入步骤13，若n2为空，则判断是否大于等于设定阈值Q，若是，将当前的角速度存入n2，且将给定电流i
q*
(k+1)置为0，接着进入步骤13；若否，则k＝k+1，并返回步骤2；
[0023]步骤13、判断n1×
n2是否大于0，若是，则进入步骤14，否则，进入步骤15；
[0024]步骤14、初始角θ0为靠近N极的初始角，输出初始角θ0；
[0025]步骤15、初始角θ0为靠近S极的初始角，并输出初始角θ0。
[0026]本专利技术的有益效果是：以铁氧体辅助型磁阻同步电机为研究对象，通过注入高频
电压，不断解算相关角度，通过缓慢提高预设d轴电流的指令值，使得电机第一次微移动，记录电机转速，在通过缓慢提高预设q轴电流的指令值，使得电机第二次微移本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微移动的铁氧体磁阻同步电机转子的初始角检测方法，包括电容、三相桥式逆变器、驱动电机和SVPWM，其特征在于，包括：步骤1、预设给定电流i
d*
以设定增长函数增长，同时设定给定电流i
q*
＝0；并设置用于存储在给定电流i
d*
增长得到最大角速度的n1；步骤2、在α轴电压分量u
α
(k)和β轴电压分量u
β
(k)上注入高频电压得到u
αh
(k)和u
βh
(k)；k表示对三相桥式逆变器的第k次采样；步骤3、SVPWM根据u
αh
(k)和u
βh
(k)构建输出占空比给三相桥式逆变器；步骤4、采集电容两端的电压V
dc
、三相桥式逆变器的A相电机电流i
a
(k)和B相电机电流i
b
(k)；步骤5、将A相电机电流i
a
(k)、B相电机电流i
b
(k)经过克拉克变换获得α轴电流分量i
α
(k)和β轴电流分量i
β
(k)；步骤6、将α轴电流分量i
α
(k)和β轴电流分量i
β
(k)经过用于高频注入电流解调算法得到估算角速度和估算角度步骤7、将α轴电流分量i
α
(k)和β轴电流分量i
β
(k)经过估算角度帕克变换得到d轴电流分量i
d
(k)和q轴电流分量i
q
(k)；步骤8、获取下一次采样k+1时i
d*
(k+1)和i
q*
(k+1)的值；差值i
d*
(k+1)
‑
i
d
(k)经过PI控制后输出d轴电压分量u
d
(k)；差值i
q*
(k+1)
‑
i
q
(k)经过PI控制后输出q轴电压分量u
q
(k)；步骤9、将d轴电压分量u
d
(k)和q轴电压分量u
q
(k)经过估算的角度反帕克变换得到α轴电压分量u
α
(k)和β轴电压分量u
β
(k)；步骤10、判断n1是否为空，若n1不为空，则进入步骤11；若n1为空，则判断是否大于等于设定阈值Q，若是，则在将当前的角速度存入n1后，并将给定电流i
d*
(k+1)置为0，接着进入步骤11；若否，则k＝k+1，并返回步骤2；步骤11、预设给定电流i
q*
以设定增长函数增长，同时设定给定电流i
d*
＝0；并设置用于存储在给定电流i
d*
增长时角速度的n2；步骤12、判断n2是否为空，若n2不为空，则进入步骤13，若n2为空，则判断是否大于等于设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：王硕，姜保罗，
申请(专利权)人：宁波诺丁汉大学，
类型：发明
国别省市：