[发明专利]永磁同步电机转子初始位置的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机检测技术领域，特别涉及一种永磁同步电机转子初始位置的检测方法。

背景技术

随着永磁同步电机的迅速发展，这种电机在节能产品中的占有率越来越高。在有些场合，并不允许电机安装编码器，所以永磁同步电机无传感器的控制方法越来越受到重视。当前的永磁同步电机无传感器控制方法大多使用的是反电势估算的方法来计算转子磁极位置，但是这种方法有它的局限性，因为在低速段反电势较弱，有时根本无法观测。并且上述方法在电机启动时一般采用三段式启动，若是没有设置好合适的启动电流，电机很有可能启动失败。由于上述原因，当前需要研发出一种无传感器的控制算法能在极低的转速甚至零速下观测转子磁极位置。对于这方面的研究很多专家提出了高频注入法，这种方法可以在极低的转速甚至零速下观测转子磁极位置。高频注入法基本原理为通过逆变器向电机施加正序的高频电压，然后通过带通滤波器提取高频电流，由于内置式永磁同步电机D、Q轴电感不同，所以除了正序的高频电流外还有反序的高频电流，利用数字滤波器将反序的高频电流提取出进行解算就可以计算出转子角度。高频注入法具有明显的缺陷，就是在检测转子初始位置时，输出角度可能与实际角度有180°的偏差。若初始位置检测不准，则电机无法顺利启动。所以检测出正确的转子角度就十分重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中永磁同步电机中转子初始位置难以检测的技术问题，提供一种永磁同步电机转子初始位置的检测方法，方法可精确计算永磁同步电机的初始位置，使永磁同步电机的顺利启动。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种永磁同步电机转子初始位置的检测方法，具有如下步骤：

步骤1，被测电机刚启动时，向被测电机定子绕组中注入电压的幅值为U、角频率为ω的三相对称高频旋转电压信号，利用高频注入法得到初始观测的角度，记作θinit，停止注入三相对称高频旋转电压信号；

步骤2，等待8-10ms后，在θinit角度方向施加幅值为U的直流电压矢量信号，记录下至少两个电流值I₁以及相对应的时间，直到电流接近额定电流后停止施加脉冲电压信号；

步骤3，等待3-6ms后，在θinit+180°角度方向施加幅值为U的直流电压矢量信号，记录下至少两个电流值I₂以及相对应的时间，直到电流接近额定电流停止施加脉冲电压信号，等待3-6ms后；

步骤4，根据记录的电流值与相对应的时间，利用公式分别计算在θinit与θinit+180°两个角度方向的电感值L₁和L₂；

步骤5，比较θinit和θinit+180°两个角度方向下的电感值L₁和L₂，电感值较小的角度方向为电机转子所在的初始位置角度方向。

进一步的，为提高检测的准确性和可靠性，步骤2和3中记录20%额定电流、40%额定电流、60%额定电流、80%额定电流、100%额定电流下五个点的电流值和对应的时间，并分别计算两个角度下对应这五个点的电感值。

进一步的，提高判断的准备性，取在20%额定电流下计算出的电感L₁与L₂，计算其差值ε₁=L₁-L₂，以此类推分别计算出40%额定电流、60%额定电流、80%额定电流、100%额定电流下的电感差值数据，分别记做ε₂、ε₃、ε₄、ε₅，将这五个差值数据相加得ε=ε₁+ε₂+ε₃+ε₄+ε₅，当ε小于-a时则当前θinit为电机转子初始位置角度，当ε大于a时则θinit+180°为电机转子初始位置角度，若是|ε|<a时，则检测失败，回到步骤1重新检测。

由于公式带有In函数，不方便在数字控制系统中解算，将步骤4中公式的In函数用泰勒级数展开计算，泰勒展开式如下：