一种永磁同步电机转子初始位置检测方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机转子初始位置检测方法及装置，该方法包括：以转子初始位置检测开始时刻为计时的起点，进行计时；根据计时时间和转子初始位置检测的首次计算值，并生成五个脉冲电压；根据生成的五脉冲电压计算出功率器件的开通和关断时刻，并产生驱动脉冲；驱动脉冲控制逆变器以输出特定频率和幅值的电压，并施加在永磁同步电机的定子侧；采集永磁同步电机的定子侧的三相电流；根据采集的三相电流以及假定角度进行转子初始位置计算。本发明专利技术只需要注入五个脉冲电压，即可实现转子初始位置的高精度检测，并且无需利用转子微动法判断转子永磁体N极方向，既可应用安装位置传感器的场合也可应用于未安装位置传感器的场合。场合。场合。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机转子初始位置检测方法与装置


[0001]本专利技术属于永磁同步电机控制领域，尤其涉及一种永磁同步电机转子初始位置检测方法与装置。

技术介绍

[0002]永磁同步电机具有功率密度大、调速性能优、效率高等优势，在电动汽车、工业传动、机器人、新能源发电等场合得到广泛应用。
[0003]永磁同步电机转子由永磁体材料构成，在启动阶段，必须获取转子上永磁体N极的方向，即永磁同步电机的转子初始位置。如果转子初始位置获取不准确，会导致永磁同步电机反转、启动转矩降低、启动失败等问题。
[0004]脉冲电压注入是永磁同步电机转子初始位置检测的有效方法之一，通过在定子侧注入不同方向的电压空间矢量，根据电流响应特征可实现转子初始位置的检测。在现有技术中，申请号为201510916273.5的专利技术专利通过设定50
‑
100个假定转子位置并利用SVPWM方法向定子侧注入50
‑
100个脉冲电压，依据假定坐标系下的d轴电流响应完成转子初始位置检测。为提高转子初始位置精度，申请号为201711470614.6的专利技术专利设定了23个假定转子位置并向定子侧注入23个脉冲电压，依据假定坐标系下的d轴和q轴电流响应完成转子初始位置检测。申请号为202210584850.5的专利技术专利利用注入两个脉冲所产生的第一流响应来计算转子初始位置，未考虑电机饱和效应引起电感参数变化引起的精度降低问题，且需要采用转子微动法判断转子永磁体N极方向，但对于未安装转子位置传感器的场合，无法测量转子位置判断其微动的方向，因此只适合于安装转子位置传感器的场合。
[0005]虽然上述方法能够实现转子初始位置的检测，但是要么需要注入的脉冲数较多，存在检测时间长和噪音大的问题，要么只适合于安装转子位置传感器的场合。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例的目的在于提供一种永磁同步电机转子初始位置检测装置与方法，以解决上述技术问题。
[0007]本专利技术按以下技术方案实现：
[0008]本专利技术提供了一种永磁同步电机转子初始位置检测方法，所述方法包括：
[0009]以转子初始位置检测开始时刻为计时的起点，进行计时；
[0010]根据计时时间和转子初始位置检测的首次计算值，并生成五个脉冲电压；
[0011]根据生成的五脉冲电压计算出功率器件的开通和关断时刻，并产生驱动脉冲；
[0012]驱动脉冲控制逆变器以输出特定频率和幅值的电压，并施加在永磁同步电机的定子侧；
[0013]采集永磁同步电机的定子侧的三相电流；
[0014]根据采集的三相电流以及假定角度进行转子初始位置计算；所述假定角度根据计时时间和转子初始位置的首次计算值产生。
[0015]在一种实施方式中，所述根据计时时间和转子初始位置的首次计算值，生成五个脉冲电压，具体包括：
[0016]根据计时时间t和转子初始位置的首次计算值θ0产生假定角度θ；
[0017]通过假定角度θ生成α轴电压参考值和β轴电压参考值
[0018]在一种实施方式中，根据计时时间t和转子初始位置的首次计算值θ0产生假定角度θ，具体为：
[0019]当0≤t＜T0时，θ为30度；
[0020]当T0≤t＜2T0时，θ为150度；
[0021]当2T0≤t＜3T0时，θ为270度；
[0022]当3T0≤t＜4T0时，θ为θ0；
[0023]当4T0≤t＜5T0时，θ为θ1，其中θ1计算公式如下：
[0024][0025]其中，T0为脉冲电压注入周期，一般不超过5ms。
[0026]在一种实施方式中，所述通过假定角度θ生成α轴电压参考值和β轴电压参考值具体为：
[0027]当0≤t＜T1时，为u
m cos(θ)，为u
m
sin(θ)；
[0028]当T1≤t＜T0时，为0，为0；
[0029]当T0≤t＜(T0+T1)时，为u
m
cos(θ)，为u
m sin(θ)；
[0030]当(T0+T1)≤t＜2T0时，为0，为0；
[0031]当2T0≤t＜(2T0+T1)时，为u
m
cos(θ)，为u
m
sin(θ)；
[0032]当(2T0+T1)≤t＜3T0时，为0，为0；
[0033]当3T0≤t＜(3T0+T1)时，为u
m
cos(θ)，为u
m sin(θ)；
[0034]当(3T0+T1)≤t＜4T0时，为0，为0；
[0035]当4T0≤t＜(4T0+T1)时，为u
m
cos(θ)，为u
m
sin(θ)；
[0036]当(4T0+T1)≤t＜5T0时，为0，为0。
[0037]其中，T1表示脉冲电压注入的时间，T1为T0的20％
‑
50％，u
m
为注入电压的幅值。
[0038]在一种实施方式中，所述用于根据采集的三相电流以及假定角度进行转子初始位置计算，具体包括：
[0039]根据三相电流i
a
、i
b
与i
c
计算假定d轴电流和假定q轴电流
[0040]根据前3个注入的脉冲电压产生的电流响应，并引入中间变量θ
m
用来计算转子初始位置的首次计算值θ0；
[0041]在转子初始位置的首次计算值θ0计算完成后，完成剩下2个脉冲电压的生成；
[0042]脉冲电压的生成完成后进行转子初始位置的计算。
[0043]在一种实施方式中，所述根据三相电流i
a
、i
b
与i
c
计算假定d轴电流和假定q轴电
流具体为：
[0044][0045]当0≤t＜T0时，计算此时段的最大值，记作I
d1
，当小于0时，计算此时段的最小值，记作I
q1
，而当大于或者等于0时，计算此时段的最大值，记作I
q1
；
[0046]当T0≤t＜2T0时，计算此时段的最大值，记作I
d2
，当小于0时，计算此时段的最小值，记作I
q2
，而当大于或者等于0时，计算此时段的最大值，记作I
q2
；
[0047]当2T0≤t＜3T0时，计算此时段的最大值，记作I
d3
，当小于0时，计算此时段的最小值，记作I
q3
，而当大于或者等于0时，计算此时段的最大值，记作I
q3
。
[0048]在一种实施方式中，所述根据前3个注入的脉冲电压产生的电流响应，并引入中间变量θ
m
用来计算转子初始位置的首次计算值θ0；具体为：
[0049]当t＝3T0时，引入中间变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机转子初始位置检测方法，其特征在于：所述方法包括：以转子初始位置检测开始时刻为计时的起点，进行计时；根据计时时间和转子初始位置检测的首次计算值，并生成五个脉冲电压；根据生成的五脉冲电压计算出功率器件的开通和关断时刻，并产生驱动脉冲；驱动脉冲控制逆变器以输出特定频率和幅值的电压，并施加在永磁同步电机的定子侧；采集永磁同步电机的定子侧的三相电流；根据采集的三相电流以及假定角度进行转子初始位置计算；所述假定角度根据计时时间和转子初始位置的首次计算值产生。2.根据权利要求1永磁同步电机转子初始位置检测方法，其特征在于：所述根据计时时间和转子初始位置的首次计算值，生成五个脉冲电压，具体包括：根据计时时间t和转子初始位置的首次计算值θ0产生假定角度θ；通过假定角度θ生成α轴电压参考值和β轴电压参考值3.根据权利要求2永磁同步电机转子初始位置检测方法，其特征在于：根据计时时间t和转子初始位置的首次计算值θ0产生假定角度θ，具体为：当0≤t＜T0时，θ为30度；当T0≤t＜2T0时，θ为150度；当2T0≤t＜3T0时，θ为270度；当3T0≤t＜4T0时，θ为θ0；当4T0≤t＜5T0时，θ为θ1，其中θ1计算公式如下：其中，T0为脉冲电压注入周期，一般不超过5ms。4.根据权利要求3永磁同步电机转子初始位置检测方法，其特征在于：所述通过假定角度θ生成α轴电压参考值和β轴电压参考值具体为：当0≤t＜T1时，为u
m
cos(θ)，为u
m
sin(θ)；当T1≤t＜T0时，为0，为0；当T0≤t＜(T0+T1)时，为u
m
cos(θ)，为u
m
sin(θ)；当(T0+T1)≤t＜2T0时，为0，为0；当2T0≤t＜(2T0+T1)时，为u
m
cos(θ)，为u
m
sin(θ)；当(2T0+T1)≤t＜3T0时，为0，为0；当3T0≤t＜(3T0+T1)时，为u
m
cos(θ)，为u
m
sin(θ)；当(3T0+T1)≤t＜4T0时，为0，为0；当4T0≤t＜(4T0+T1)时，为u
m
cos(θ)，为u
m
sin(θ)；当(4T0+T1)≤t＜5T0时，为0，为0。
其中，T1表示脉冲电压注入的时间，T1为T0的20％
‑
50％，u
m
为注入电压的幅值。5.根据权利要求1或4永磁同步电机转子初始位置检测方法，其特征在于：所述根据采集的三相电流以及假定角度进行转子初始位置计算，具体包括：根据三相电流i
a
、i
b
与i
c
计算假定d轴电流和假定q轴电流根据前3个注入的脉冲电压产生的电流响应，并引入中间变量θ
m
用来计算转子初始位置的首次计算值θ0；在转子初始位置的首次计算值θ0计算完成后，完成剩下2个脉冲电压的生成；脉冲电压的生成完成后进行转子初始位置的计算。6.根据权利要求5永磁同步电机转子初始位置检测方法，其特征在于：所述根据三相电流i
a
、i
b
与i
c

【专利技术属性】
技术研发人员：谭国俊，吴翔，李超，李凯，刘海宁，凌臧，
申请(专利权)人：徐州中矿大传动与自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：