[发明专利]电机转子极性的辨识方法和辨识装置

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电机转子极性的辨识方法以及一种电机转子极性的辨识装置。

背景技术

PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor，永磁同步电机)的高效控制需要精确的电机的转子位置信息，常规的控制系统一般通过位置传感器来获得电机的转子位置信息。但是，由于位置传感器增加了整个电机控制系统的成本，造成系统引线多且易受干扰，因此通常需要通过软件算法来估算电机的转子位置信息。而常规的高频信号注入法虽然能够在静止时获得电机的转子位置信息，但无法判断电机的转子极性，造成电机起动困难。

相关技术中，基于高频信号注入的无位置传感器控制，一般采用三种方法来辨识电机的转子磁极信息：窄脉冲法、二次谐波法和磁路饱和效应引起的幅值变化法。但这些方法都是通过检测高频电流响应来进行转子极性辨识，因此信噪比低，从而影响了转子极性判断的准确性。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种电机转子极性的辨识方法，通过向电机的定子绕组注入高频电压激励信号，并检测电机的中性点零序电压来辨识电机的转子极性，由于信噪比高，辨识精度和鲁棒性都得到了提高。

本发明的另一个目的在于提出一种电机转子极性的辨识装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种电机转子极性的辨识方法，包括以下步骤：向电机的定子绕组注入高频电压激励信号，并检测所述定子绕组的中性点零序电压；根据所述中性点零序电压辨识所述电机的转子极性。

根据本发明实施例的电机转子极性的辨识方法，利用电机的饱和特性，通过向电机的定子绕组注入高频电压激励信号，并检测定子绕组的中性点零序电压来辨识电机的转子极性，由于检测的是电机的中性点零序电压信号，因此，信噪比高，提高了辨识的准确性，辨识精度和鲁棒性都得到了很大的提高。此外，还无需采用位置传感器，大大降低了系统的成本。

根据本发明的一个实施例，所述高频电压激励信号为高频旋转的电压信号，其中，向电机的定子绕组注入高频电压激励信号具体为：在静止坐标系下，向所述电机的定子绕组注入所述高频旋转的电压信号。

根据本发明的一个实施例，所述高频旋转的电压信号通过以下公式表达：

其中，U为所述高频旋转的电压信号的幅值，ω_h为所述高频旋转的电压信号的频率。

并且，所述中性点零序电压根据以下公式得到：

其中，U_RN为所述中性点零序电压，L₀为所述电机的每相绕组的基波电感，L₂为所述每相绕组的二次谐波电感，θ_e为所述电机的转子角度。

根据本发明的另一个实施例，所述高频电压激励信号为高频脉振电压信号，其中，向电机的定子绕组注入高频电压激励信号具体为：在旋转坐标系下，向所述电机的定子绕组注入所述高频脉振电压信号，其中，所述旋转坐标系的速度是电机转子估算速度的两倍，所述旋转坐标系的旋转方向与所述电机的转子旋转方向相反。

并且，所述高频脉振电压信号通过以下公式表达：

其中，U为所述高频脉振电压信号的幅值，ω_h为所述高频脉振电压信号的频率，为所述电机的转子估算角度。

并且，所述中性点零序电压根据以下公式得到：

其中，U_RN为所述中性点零序电压，L₀为所述电机的每相绕组的基波电感，L₂为所述每相绕组的二次谐波电感，θ_e为所述电机的转子角度，为所述电机的转子估算角度，Δθ为所述转子角度与所述转子估算角度之差。

根据本发明的一个实施例，根据所述中性点零序电压辨识所述电机的转子极性，具体包括：对所述中性点零序电压进行信号处理以获得零序电压处理信号；检测所述零序电压处理信号随磁路饱和以产生的幅值变化情况；根据所述零序电压处理信号的幅值变化情况辨识所述电机的转子极性。

根据本发明的还一个实施例，根据所述高频旋转的电压信号和所述电机的三相电感获得所述中性点零序电压的二次谐波分量，其中，所述中性点零序电压的二次谐波分量根据以下公式表达：

U_{RN_2nd}≈ksin(2ω_ht+θ_e)