[发明专利]一种低噪音的永磁同步电机转子初始位置检测方法

说明书

一种低噪音的永磁同步电机转子初始位置检测方法，涉及电机控制领域。解决了传统的初始位置检测方法在检测磁极位置和极性时产生较大的震动和噪音，导致在某些对噪音要求比较高的场合应用受到限制的问题。方法包括如下步骤：步骤一、针对内置式永磁同步电机高频数学模型，采用基于随机高频方波电压注入法，辨识出磁极初始位置估计值θ_est1；步骤二、基于定子铁心饱和非线性原理，观测内置式永磁同步电机高频数学模型中γ轴的高频响应电流峰值累加值的符号，辨识出转子磁极极性信息；步骤三、根据转子磁极极性信息，对磁极初始位置估计值θ_est1进行校正补偿，得到转子初始位置估计值θ_est。本发明主要用于对永磁同步电机转子初始位置进行检测。

技术领域

本发明涉及电机控制领域。

背景技术

随着世界机械化和电气化进程的发展，电机一直是一个在机电能量转换过程中很重要的环节。近年来，永磁同步电机凭借结构简单、体积小、功率密度高、效率高、调速性能好等特点，已成为变频调速电气传动系统的理想选择，在中小功率应用领域有较为突出的表现。由于在转子上安装了永磁体，因此不需要额外电流对永磁同步电机转子进行励磁。根据永磁同步电机转子结构的不同，又可以分为表贴式和内置式两种。

目前，在高性能永磁同步电机调速系统应用中，通常需要在电机轴端部安装光电编码器、旋转变压器或者霍尔传感器等机械位置检测元件来获取转子磁极位置信息，然而位置传感器的安装带来系统成本增加、体积增大、可靠性降低等诸多问题，并且限制了永磁同步电机的应用场合。因此，无位置传感器永磁同步电机控制方法成为了目前交流电机控制技术领域中的研究热点。然而，永磁同步电机转子初始位置检测是无位置传感器控制的基础。在永磁同步电动机矢量控制系统中，电机所产生的最大起动转矩与磁极初始位置角的准确程度有关。如果初始位置角误差过大，那么电机电磁转矩将产生强烈振动，甚至出现反转现象，电机的带载能力受到限制，极端情况下会导致起动失败。为此，对于无位置传感器永磁同步电动机矢量控制系统，转子初始位置角的准确获取极为重要。

一种行之有效的方法是在永磁同步电机绕组内施加一定幅值的电流矢量，使其作用足够长时间，此时，电机转子会转动并定位到预先设计的方向。然而，在很多实际应用场合中，当电机与机械传动系统连接时，在起动运行之前，转子位置任何微小振动都是不允许的，因此该方法在很多驱动控制系统中不能应用。

针对静止状态下的转子初始位置检测方法，比较典型的有高频旋转电压信号注入法、高频脉振电压信号注入法、脉冲电压矢量注入法和复合信号注入法等。其中，高频旋转电压信号注入法和高频脉振电压信号注入法的信号处理过程比较复杂，为准确获取磁极位置信息和极性信息，需要提高高频信号注入的幅值，进一步提高信噪比。因此，会产生刺耳的高频噪音。脉冲电压矢量注入法简单、实用，但当电压矢量幅值过大时，检测过程中电机转子可能会转动，同时产生较大的震动和噪音。而当电压矢量幅值过小时，估计精度比较差。复合信号注入法利用高频信号注入检测位置，利用大幅值脉冲信号注入检测极性。因此，会同时产生刺耳的高频噪音和较大的震动，且检测过程不连续。因此，对于噪音要求比较高的场合，一种低噪音、简单、连续的永磁同步电机转子初始位置检测方法具有重要意义。

发明内容

本发明是为了解决传统的初始位置检测方法在检测磁极位置和极性时产生较大的震动和噪音，导致在某些对噪音要求比较高的场合应用受到限制的问题，本发明提供了一种低噪音的永磁同步电机转子初始位置检测方法。

一种低噪音的永磁同步电机转子初始位置检测方法，该初始位置检测方法包括如下步骤：

步骤一、针对内置式永磁同步电机高频数学模型，采用基于随机高频方波电压注入法，辨识出磁极初始位置估计值θ_est1；

步骤二、基于定子铁心饱和非线性原理，观测内置式永磁同步电机高频数学模型中γ轴的高频响应电流峰值累加值的符号，辨识出转子磁极极性信息；