[发明专利]电梯无齿轮曳引机转子初始位置检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电梯无齿轮曳引机转子初始位置检测方法，属于电机控制技术领域。

背景技术

随着高层建筑的不断增多，电梯已经成为不可或缺的垂直运输工具，这对电梯调速系统的性能提出了更高的要求。与交流异步电机相比，永磁同步曳引机应用于电梯曳引系统具有结构简单、节省空间、系统效率高及控制性能好等特点，在能源问题日益突出的今天，永磁同步曳引机的节能意义显得更加突出。因此，采用永磁同步电机的曳引系统已成为新型电梯系统发展的主流。

随着曳引永磁同步电机控制技术的不断发展，欲进一步降低永磁同步电机驱动系统的成本，常常采用比较廉价的增量式编码器来检测电机转子位置信息，这种方案需要在电机运行之前对转子初始位置进行准确检测，因为在矢量控制方式下，所能产生的最大起动转矩取决于所获取转子磁极初始位置角的准确程度，如果初始位置角误差过大，将会导致电机带载能力受到限制，甚至出现反转的现象。因此，对于采用增量式编码器检测位置信息的曳引永磁同步电机矢量控制系统来说，转子初始位置角的准确获取极为重要。

目前，出现了多种永磁同步电机转子初始位置的定位技术。一种简单有效的方法就是在电机绕组施加一定幅值的电流矢量，让电流矢量作用足够长的时间，使电机转子转动并定位到预先设置的方向；另外一种方法是针对电机安装有增量式编码器的场合，它采用闭环控制的思想，通过检测所安装增量式编码器反馈信号的微小变化量，对转子进行微动控制来实现检测磁极位置。然而，在电梯曳引系统中，在电梯运行前，由于电梯停机时抱闸的作用使得转子处于完全静止的状态，另外电机在正常起动运行之前是不允许让转子位置出现任何微小变动的，因此上述两种方法都无法在电梯起动的控制场合中应用。

为了能够在电机完全静止的情况下获取转子初始位置信息，可以采用注入辅助信号的方法对转子磁极位置进行检测。这种辅助信号注入法需要对磁极极性进行判断，用于校正检测到的磁极位置，如果发生误判断将会导致位置检测角存在180°的误差，将造成矢量控制系统无法实现正常解耦控制，导致系统成为正反馈系统，从而发生失控的现象。

发明内容

为了解决现有采用辅助信号注入法获取电梯曳引机转子初始位置信息，易出现误判断进而造成控制系统失控的问题，提供一种电梯无齿轮曳引机转子初始位置检测方法。

本发明所述电梯无齿轮曳引机转子初始位置检测方法，所述曳引机为永磁同步电机，它包括以下步骤：

步骤一：采用电流闭环控制被测曳引机定子的d轴电流和q轴电流，并在被测曳引机的定子绕组中注入高频电压信号u_icosω_it，以获取被测曳引机转子磁极位置初判值θ_e(first)；式中u_i表示高频电压信号的幅值，ω_i表示高频电压的频率，t表示时间；

步骤二：停止注入高频电压信号u_icosω_it，然后采用开环控制被测曳引机，在被测曳引机转子磁极位置初判值θ_e(first)和该转子磁极位置初判值θ_e(first)+π两个方向先后注入脉冲电压矢量；该两个方向注入的脉冲电压矢量的幅值相同、脉宽相等，并且注入时间间隔为3ms～5ms；

步骤三：采集开环控制下的被测曳引机输出的三相静止坐标系下的三相定子开环电流i_a2、i_b2和i_c2，并将该三相定子开环电流i_a2、i_b2和i_c2转换成两相同步旋转坐标系下的d轴开环电流i_d2和q轴开环电流i_q2；

步骤四：判断在转子磁极位置初判值θ_e(first)方向注入脉冲电压矢量获得的d轴开环电流i_d2的绝对值，是否大于在该转子磁极位置初判值θ_e(first)+π方向注入脉冲电压矢量获得的d轴开环电流i_d2的绝对值；

若是，执行步骤五；若否，执行步骤六；

步骤五：获得被测曳引机转子初始位置角为：

完成被测曳引机转子初始位置检测；

步骤六：获得被测曳引机转子初始位置角为：

完成被测曳引机转子初始位置检测。

所述步骤一中获取被测曳引机转子磁极位置初判值θ_e(first)的具体方法为：