[发明专利]一种无位置传感器的电励磁同步电机转子静止初始位置估算方法

说明书

技术领域

本发明属于交流电机传动控制技术领域，具体涉及一种无位置传感器的电励磁同步电机转子静止初始位置估算方法，

背景技术

转子的初始位置（N极所在位置）在电励磁同步电机的驱动控制中是一个很重要的量，不准确的初始位置会导致电机带负载能力下降和反转等问题。光电编码器、旋转变压器、霍尔元件等常用的转子位置检测装置由于机械安装的误差，通常无法直接得到转子的初始位置；位置传感器的安装还会增加系统的成本、体积和重量，造成系统可靠性的下降，并且在有些场合下，位置传感器的安装是不允许的或者无法实现的。由于电励磁同步电机安装和使用场合的限制，很多时候需要在转子静止的情况下得到初始位置。

目前，电机转子初始位置估算的方法有很多，但主要是针对永磁同步电机，简单实用的方法主要有下面两种：

（1）施加恒定电压矢量法。在定子上施加恒定的电压空间矢量，从而使得转子转向特定的位置。但是，在要求电机在静止条件下得到转子初始位置的场合，这种方法就不再适用，同时恒定的电压空间矢量会产生很大的定子电流，有可能对电机本体造成损坏。

（2）利用定子电感的饱和效应检测转子初始位置是常用的一种方法。这种方法简单易行，在定子上施加一周（360°电角度）等幅值的电压空间矢量，同时采集定子三相电流，通过计算比较相应的电流响应值来估算转子位置。但是由于电励磁同步电机转子励磁绕组的磁链没有永磁同步电机转子的永磁磁链稳定，所以直接使用此方法时，会有较大的估算误差。

从理论上讲，此法的估算精度随着电压空间矢量细分程度的提高而提高。但实际使用时，由于检测元件误差，开关管死区时间等的存在，使得仅仅通过电压空间矢量细分很难进一步提高估算精度，因此不适合用于对转子初始位置要求较高的场合中。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种无位置传感器的电励磁同步电机转子静止初始位置估算方法，解决利用电感饱和效应检测永磁同步电机转子初始位置的方法应用于电励磁同步电机检测精度较低的问题，在减小电励磁同步电机转子励磁磁链波动带来的估算误差的同时，可以在一定的电压空间矢量细分条件下，进一步提高转子初始位置的估算精度。

技术方案

一种无位置传感器的电励磁同步电机转子静止初始位置估算方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：对电励磁同步电机转子施加励磁电压；

步骤2：给定子上施加某一幅值电压空间矢量，等待定子上的电流为零时，再次施加这个幅值的电压空间矢量，循环次数大于n大于24次；

所述施加时间为微控制器发PWM波的周期；所述的幅值保证不损坏电机本体；

步骤3：采集每次施加过程中定子上的最大电流响应值i_A、i_B、i_C，计算三相定子电流响应值通过坐标变换得到d′q′坐标系下的电流i_d′，得到n个i_d′；

其中：θ为每次施加的电压空间矢量与电机静止坐标系A轴的夹角

步骤4：求出n个i_d′中所有大于等于i_d′_max－Δi_d′的i_d′电流，并找出对应i_d′电流的θ值，得到所有θ值中的最大值θ_max与最小值θ_min；

所述Δi_d′为5～10A；

步骤5：初步估算电励磁同步电机转子初始位置值θ_{r_temp}：

1、当θ_max－θ_min＜180°时，θ_{r_temp}＝(θ_max＋θ_min)/2；

2、当θ_max－θ_min≥180°时，

如果360°－θ_max≥θ_min，那么θ_{r_temp}＝(θ_max＋θ_min＋360°)/2，

如果360°－θ_max＜θ_min，那么θ_{r_temp}＝(θ_max＋θ_min－360°)/2；