[发明专利]双三相永磁同步电机的转子位置检测方法

说明书

本发明提供了一种双三相永磁同步电机的转子位置检测方法，包括：构建双三相永磁同步电机的数学模型；将双三相永磁同步电机的数学模型进行空间解耦变换，得到X和Y平面下的数学模型；通过对X和Y平面下的数学模型进行简化，得到双三相永磁同步电机的电压电流暂态关系方程；在一个脉宽调制周期内，联立任意两个控制时刻的电压电流暂态关系方程计算二倍频转子电角度的余弦和正弦；根据二倍频转子电角度的余弦和正弦估计双三相永磁同步电机的转子位置。其过程中省略了转子位置(或速度)测量硬件(如编码器)，可以消除位置(或速度)传感器测量时各类硬件所带来的干扰，提高双三相永磁同步电机的可靠性，降低系统成本。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体地，涉及双三相永磁同步电机的转子位置检测方法。

背景技术

永磁同步电机具有无需励磁电流、定子电流，铜耗、转子损耗较小的优势；而双三相永磁同步电机容错能力更高，转矩密度更大，转矩脉动更小，便于实现大功率输出。

双三相永磁同步电机采用的传统无速度传感器算法，直接或间接利用反电动势包含的转子电角度信息来估测出转子电角度。由于反电动势直接正比于转速，当电机运行在低速时，有用信号的信噪比将很低，因此通常难以采样，估测电角度误差较大。

经检索，文献Yanhui He,et.al.Speed and position sensorless control fordual-three-phase PMSM drives[C].IEEE Applied Power Electrics and Exposition24th Annual Conference(APEC),2009提出了一种基于反电动势三次谐波的位置估计算法，不同中性点的两套绕组空间上互差30度，在双d-q变化中，两个两相静止坐标系中反电动势三次谐波包含转子电角度信息且正交，可估测出转子电角度。由于反电动势直接正比于转速，在电机运行在低速时，有用信号的信噪比将很低，通常难以采样。文献A.H.Almarhoon,Y.Ren and Z.Q.Zhu.Sensorless switching-table-based directtorque control for dual three-phase PMSM drivers[C].17th InternationalConference on Electrical Machines and Systems(ICEMS),2014利用参考模型自适应系统(MARS)进行位置估计，自适应律以Popov超稳定性理论为基础，通过矢量空间变换和Park变换，将包含转子速度的信息转换至状态矩阵。但在电机低速情况下，Id、Iq很小，采样信噪比将很低，会严重影响自适应模型的准确性和稳定性。文献Z.Zhu,A.Almarhoon andP.Xu.Improved Rotor Position Estimation Accuracy by Rotating Carrier SignalInjection Utilizing Zero-Sequence Carrier Voltage for Dual Three-phase PMSM[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2016.vol.PP,no.99,pp.1-1在两套三相绕组上注入有一定相位差的高频电压信号，然后通过检测电机二个中心点之间的零序高频电压进行位置检测。该方法可以实现双三相电机的低速和零速运行，但是需要注入高频信号。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双三相永磁同步电机的转子位置检测方法。

根据本发明提供的一种双三相永磁同步电机的转子位置检测方法，包括：

构建双三相永磁同步电机的数学模型；

将所述双三相永磁同步电机的数学模型进行空间解耦变换，得到X和Y平面下的数学模型；

通过对所述X和Y平面下的数学模型进行简化，得到所述双三相永磁同步电机的电压电流暂态关系方程；