永磁同步电机转子初始位置自检测方法技术

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机转子初始位置自检测方法，包括：将高频电压信号注入到永磁同步电机中；获取永磁同步电机的定子绕组的采样电流；通过PI观测器获取转子位置信息；根据磁极磁性判断转子位置信息是否需要角度补偿；若磁极磁性为N极，则不需要角度补偿；若磁极磁性为S极，则将转子位置信息加上πrad的电角度补偿。通过推导数学模型，通过PI观测器获取转子信息误差，再根据磁链和电流之间的关系辨识转子磁极，判断是否需要电角度补偿，提高了转子初始位置估计的准确度。高了转子初始位置估计的准确度。高了转子初始位置估计的准确度。

【技术实现步骤摘要】
永磁同步电机转子初始位置自检测方法


[0001]本专利技术涉及永磁同步电机控制
，具体涉及一种永磁同步电机转子初始位置自检测方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电机(PMSM)具有体积小、运行效率高、功率密度高和转矩密度高等优点，在工业领域尤其是数控机床、新能源汽车等领域得到广泛应用。相较于永磁无刷直流电机，永磁同步电机的电磁转矩更加平稳，高速运行时噪声较低，有更优越的起动性能和低速性能。
[0003]永磁同步电机通常需要高精度的转子位置信息，这是采用矢量算法的高性能电机控制所需要的，然而通过高精度传感器获得转子位置的方法，不仅增加系统成本占用有限的空间，而且降低系统可靠性又增加维护成本，甚至在有些场合不宜使用。无速度传感器控制法在低速和零速区域，传统方法采用基波模型转子位置辨识，不易准确获取转子位置信息。
[0004]因此，如何更方便地获取永磁同步电机转子初始位置，使得永磁同步电机转子控制能够适应通用场景，成为目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种永磁同步电机转子初始位置自检测方法，以解决现有技术中无速度传感器控制法在低速和零速区域，传统方法采用基波模型转子位置辨识，存在不易准确获取转子位置信息的问题。
[0006]本专利技术实施例提供了一种永磁同步电机转子初始位置自检测方法，包括：
[0007]将高频电压信号注入到永磁同步电机中；
[0008]获取永磁同步电机的定子绕组的采样电流；
[0009]通过PI观测器获取转子位置信息；
[0010]根据磁极磁性判断转子位置信息是否需要角度补偿；
[0011]若磁极磁性为N极，则不需要角度补偿；
[0012]若磁极磁性为S极，则将转子位置信息加上πrad的电角度补偿。
[0013]可选地，将高频电压信号注入到永磁同步电机中，包括：
[0014]将高频电压信号注入到估测的坐标系上，获得估测的轴的电压；
[0015]将估测的坐标系下注入的高频电压信号变换到d
‑
q坐标系下，获得实际的d
‑
q轴的电流；
[0016]获取估测的坐标轴与d
‑
q坐标轴之间的第一角度差。
[0017]可选地，获取永磁同步电机的定子绕组的采样电流，包括：
[0018]将采样电流从α
‑
β轴变换到d
‑
q轴，获取直交轴的电流，以及α
‑
β坐标轴和d
‑
q坐标
轴之间的第二角度差。
[0019]可选地，获取永磁同步电机的定子绕组的采样电流，还包括：
[0020]将实际的直交轴的电压和直交轴的电流代入永磁同步电机在高频信号响应下的数学模型，获取α
‑
β轴的电流。
[0021]可选地，获取永磁同步电机的定子绕组的采样电流，还包括：
[0022]对α
‑
β轴的电流进行差分运算；
[0023]通过跟踪误差信号表达式获取第三角度差；第三角度差用于表示转子位置误差角。
[0024]可选地，通过PI观测器获取转子位置信息，包括：
[0025]将第三角度差输入至PI观测器，得到转子位置估计值。
[0026]可选地，磁极磁性判断包括：
[0027]获取实际的d轴电流平均值；
[0028]若实际的d轴电流平均值为正，则磁极磁性收敛到N极；
[0029]若实际的d轴电流平均值为负，则磁极磁性收敛到S极。
[0030]可选地，采样平均值为零的测试信号作为高频电压信号。
[0031]本专利技术实施例的有益效果：
[0032]1、本专利技术实施例提供了一种永磁同步电机转子初始位置自检测方法，通过推导数学模型，通过PI观测器获取转子信息误差，再根据磁链和电流之间的关系辨识转子磁极，判断是否需要电角度补偿，提高了转子初始位置估计的准确度。
[0033]2、使用平均值为零的测试信号，不产生非零的电磁转矩，不会让电机转动，实现高效精准的转子位置初始检测。
附图说明
[0034]通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：
[0035]图1示出了本专利技术实施例中一种永磁同步电机转子初始位置自检测方法的流程图；
[0036]图2示出了本专利技术实施例中一种永磁同步电机转子初始位置自检测方法的电路图；
[0037]图3示出了本专利技术实施例中一种永磁同步电机转子初始位置自检测方法的仿真结果；
[0038]图4示出了转子位于4.254rad时的磁极辨别；
[0039]图5示出了转子位于7.399rad时的位置检测；
[0040]图6示出了转子位于7.399rad时的磁极辨别。
具体实施方式
[0041]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没
有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0042]本专利技术实施例提供了一种永磁同步电机转子初始位置自检测方法，如图1所示，包括：
[0043]步骤S10，将高频电压信号注入到永磁同步电机中。
[0044]在本实施例中，将高频电压信号注入到估计d轴。在具体实施例中，高频信号发生器产生高频电压信号，并注入到估计的d轴坐标系中，高频电压信号如下式所示：
[0045][0046]其中，t表示时间，T表示周期。
[0047]高频电压信号注入到估测的坐标系上，得到：
[0048][0049]和分别为估测的直交轴的电压。
[0050]把坐标系下的注入信号变换到d
‑
q坐标系下，得到
[0051][0052]其中u
dh
和u
qh
分别为实际的直交轴的电压，Δθ为两个旋转坐标系的角度差，即第一角度差。
[0053]步骤S20，获取永磁同步电机的定子绕组的采样电流。
[0054]在本实施例中，将采样电流从α
‑
β轴变换到d
‑
q轴，获取直交轴的电流，以及α
‑
β坐标轴和d
‑
q坐标轴之间的第二角度差。
[0055][0056]其中，i
dh
和i
qh
分别为直交轴的电流，θ为两个坐标系的角度差，即第二角度差，i
αh
和i
βh
分别为α
‑
β轴的采样电流。
[0057]将实际的直交轴的电压和直交轴的电流代入永磁同步电机在高频信号响应下的数学模型，获取α<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自检测方法，其特征在于，包括：将高频电压信号注入到永磁同步电机中；获取所述永磁同步电机的定子绕组的采样电流；通过PI观测器获取转子位置信息；根据磁极磁性判断所述转子位置信息是否需要角度补偿；若所述磁极磁性为N极，则不需要角度补偿；若所述磁极磁性为S极，则将所述转子位置信息加上πrad的电角度补偿。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子初始位置自检测方法，其特征在于，将高频电压信号注入到永磁同步电机中，包括：将所述高频电压信号注入到估测的坐标系上，获得估测的轴的电压；将所述估测的坐标系下注入的所述高频电压信号变换到d
‑
q坐标系下，获得实际的d
‑
q轴的电压；获取所述估测的坐标轴与所述d
‑
q坐标轴之间的第一角度差。3.根据权利要求2所述的永磁同步电机转子初始位置自检测方法，其特征在于，获取所述永磁同步电机的定子绕组的采样电流，包括：将所述采样电流从α
‑
β轴变换到d
‑
q轴，获取直交轴的电流，以及所述α
‑
β坐标轴和所述d
‑
q坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志良，魏海峰，刘维亭，王浩陈，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：