[发明专利]一种永磁同步电机转子初始位置辨识系统及方法

说明书

本发明公开电机领域中一种永磁同步电机转子初始位置辨识系统及方法，脉冲注入模块输出的是估算坐标系下的脉冲电压分量，旋转高频电压注入模块输出的是静止坐标系下的旋转高频电压，脉冲电压分量与旋转高频电压相叠加，电流采样模块输出端分别连接磁极位置辨识模块和磁极极性判别模块输入端，磁极位置辨识模块和磁极极性判别模块输出端均连接磁极极性补偿模块输入端；仅需注入一次脉冲电压信号，通过比较脉冲注入前后电感辨识值的差异来实现磁极极性的判别，以此判断是否对磁极位置进行补偿从而得出转子初始位置信息，不依赖于电流采样电路的精度，在脉冲注入过程中，无需切断高频注入信号，在准确辨识出转子初始位置后可直接无位置启动。

技术领域

本发明属于电机控制领域，具体涉及一种永磁同步电机转子的初始位置辨识技术，适用于无位置传感器的永磁同步电机驱动系统启动场合。

背景技术

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)以其高功率密度、高效率、低噪音等优点广泛应用于电动汽车、工控机器人、风力发电等新兴领域。为实现PMSM驱动系统的高精度、高性能控制，需要精准地获得电机转子位置信息。无论采用机械式位置传感器还是无传感器自检测技术，在电机启动前，均需对转子初始位置信息进行准确检测。若转子初始位置误差过大，将会导致电机的带载能力受限，甚至无法顺利启动。

在诸多转子初始位置检测方法中，高频注入法通过注入高频信号，检测其随凸极调制所产生的高频响应，并对含有转子位置信息的响应进行一系列的信号处理来获取转子位置信息，因此，具备对电机参数变化不敏感、鲁棒性强和辨识精度高等优良特性，在转子初始位置检测的方法中占有着举足轻重的地位。但是，由于电感以二次空间谐波的形式而周期性的变化，致使基于凸极追踪的高频注入法仅仅只能获取磁极位置，而不能对磁极极性进行判别。为此，相关学者提出了两种主流的磁极极性判别方法：短脉冲注入法和二次谐波法。短脉冲注入法通过向估算坐标系下的d轴注入正、反两个方向的等宽电压脉冲，根据电流响应的幅值来进行磁极极性的判别，该方法具有物理意义清晰、信噪比高的优势，但对电流采样电路的要求较高，且在脉冲注入的过程中，高频注入信号必须停止。二次谐波法采用高频电流的二次谐波分量进行磁极极性的判别，该法在原有的高频注入法的基础上无需增添脉冲电压，但含有转子磁极极性的二次谐波分量信噪比过低，容易造成误判。

发明内容

发明目的：本发明为解决现有基于高频注入法的永磁同步电机转子初始位置磁极极性判别耗时长，对电流采样精度高，高频信号注入过程需中断和易造成磁极误判等缺点，提供一种能够在电机静止情况下快速、准确地辨识转子初始位置的系统及其辨识方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明一种永磁同步电机转子初始位置辨识系统采用的技术方案为：包括SVPWM、电压型逆变器和PMSM依次串接，脉冲注入模块输出的是估算坐标系下的d、q轴电压分量d、q轴电压分量输入至Park逆变换模块中，Park逆变换模块输出的是静止坐标系下的脉冲电压分量u_αpul、u_βpul，旋转高频电压注入模块输出的是静止坐标系下的旋转高频电压u_αh、u_βh，旋转高频电压u_αh、u_βh输入至所述的SVPWM中，所述的脉冲电压分量u_αpul、u_βpul分别与所述的旋转高频电压u_αh、u_βh相叠加，叠加值均输入至所述的SVPWM中；电流采样模块采集PMSM的相电流i_a、i_b，电流采样模块输出端分别连接磁极位置辨识模块和磁极极性判别模块的输入端，磁极位置辨识模块和磁极极性判别模块的输出端均连接磁极极性补偿模块的输入端，且磁极位置辨识模块的输出端还连接Park逆变换模块输入端；磁极位置辨识模块输出的是转子磁极位置值磁极极性判别模块输出的是磁极极性0或π；磁极极性补偿模块输出的是转子初始位置值

所述的一种永磁同步电机转子初始位置辨识系统的转子初始位置辨识方法采用的技术方案为具有以下步骤：