[发明专利]永磁同步电机初始磁极位置和交直轴电感的辨识方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机初始磁极位置和交直轴电感的辨识方法。过程为：向电机控制器输出四个相互垂直方向的电压矢量，获取各方向对应的直轴电感，当四个直轴电感中较大的两个直轴电感的差值大于设定值时，则以最大的直轴电感对应的电压矢量的方向为基准位置，以基准位置为基础调整输出电压矢量的方向，逐步确定电机初始磁极位置；根据初始磁极位置，沿着初始磁极位置方向和初始磁极位置旋转90°方向分别输出两个电压脉冲矢量，根据电机工作的数学模型计算电机的直轴电感和交轴电感。本发明通过输出不同方向的脉冲电压矢量就能在不转动电机的前提下，准确辨识出电机磁极的初始位置和交直轴电感，辨识方法原理简单，实现方便，精度高。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种永磁同步电机初始磁极位置和交直轴电感的辨识方法。

背景技术

永磁同步电机在工业控制场合得到越来越多的应用，传统的方法中检测转子位置的方式如采用光电编码器，旋转编码器和磁编码器等，然而高精度、高分辨率的位置传感器价格昂贵，不仅增加了系统成本，还降低了系统应用的可靠性，因此无位置传感器控制技术已成为永磁同步电机控制研究的一个重要方向。为了实现高性能的永磁同步电机矢量控制系统，获取准确的转子磁极位置信息必不可少，在无位置传感器控制系统中，系统启动的初始位置检测就需求被辨识出来，以便某些不允许永磁同步电机自由旋转的场合电机能够平稳正常的启动。

目前电机初始磁极位置的辨识是通过高频信号的注入，实现对转子位置的估计，通过对电压基波上叠加高频电压分量，并对检测的电流信号进行信号提取以获取转子位置信息，这种方法对获取的电压、电流精度要求较高，不然就会影响初始位置精度；且这种方法只适合与电机能够转动的情况，对其他电机不能转动的场合，该方法就不能适用。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种方法简单、实现方便的永磁同步电机初始磁极位置和交直轴电感的辨识方法。

本发明采用的技术方案是：一种永磁同步电机初始磁极位置和交直轴电感的辨识方法，包括以下步骤：

步骤1，向电机控制器输出四个相互垂直方向的电压矢量，获取各方向对应的直轴电感，

当四个直轴电感中较大的两个直轴电感的差值大于设定值时，则以最大的直轴电感对应的电压矢量的方向为基准位置，以基准位置为基础调整输出电压矢量的方向，逐步确定电机初始磁极位置；

当四个直轴电感中较大的两个直轴电感的差值小于等于设定值时，则确定电机初始磁极位置为两个直轴电感对应的电压矢量方向的角度平分线所在位置；

步骤2，根据初始磁极位置，沿着初始磁极位置方向和初始磁极位置旋转90°方向分别输出两个电压脉冲矢量，检测这两个方向的电流分量，根据电机工作的数学模型计算电机的直轴电感和交轴电感。

进一步地，在向电机控制器输出四个相互垂直方向的电压矢量之前，先向电机控制器输出一定方向的电压矢量，检测该方向上的电压矢量对应的电流，根据电流大小确定电机控制器的开关频率。

进一步地，确定电机的开关频率的方法为：

1)设定一个电机控制器的开关频率，向电机控制器输出一个方向为A相、时间为一个开关周期的电压矢量，一个周期之后，检测在该电压矢量作用下的电流幅值；

2)若电流幅值大于等于电机额定电流的四分之一，则确定电机的开关频率为该电流幅值对应的开关频率；

3)若电流幅值小于电机额定电流的四分之一，则减小开关频率到上一次开关频率的一半，重新检测电流幅值，直到某个开关频率下对应的电流幅值大于电机额定电流的四分之一，则确定电机的开关频率为该电流幅值对应的开关频率。

进一步地，输出的四个电压矢量的方向分别为0°、90°、180°和270°。