[发明专利]永磁同步电机及其转子位置估算方法

说明书

本申请实施例提供一种无位置传感器的永磁同步电机及其转子位置估算方法。该方法在获得两相静止坐标系的α轴电流信号和β轴电流信号后，分别对它们进行了高频电流响应信号提取处理，获得了对应的α轴高频电流响应信号和β轴高频电流响应信号；进而，依据这两个高频电流响应信号获得包括有永磁同步电机的转子位置信息的α轴位置信号和β轴位置信号，并基于此获得永磁同步电机的转子位置估算值。其中，高频电流响应信号中携带有可以表征永磁同步电机的凸极特性的信息，通过对高频电流响应信号的提取，可以突显永磁同步电机尤其是表贴式永磁同步电机的饱和凸极效应，进而基于此实现转子位置信息的有效提取。

技术领域

本申请实施例涉及机电技术领域，尤其涉及一种无位置传感器的永磁同步电机及其转子位置估算方法。

背景技术

永磁同步电机是一种由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，因其具有功率密度高、体积小、结构简单、效率高等特点，成为许多工业应用的最佳选择，尤其在先进制造领域、电力驱动领域具有广泛的应用。

其中，采用无位置传感器的永磁同步电机由于省去了位置传感器，降低了成本、增强了鲁棒性，因而成为电机控制领域的研究热点。基于此的永磁同步电机无位置传感器控制通常被分为中高速段无位置传感器控制、以及零速和低速段的无位置传感器控制。中高速段无位置传感器控制常基于电机电气模型，通过反电势法从反电势相关信号中获取转子位置信息，实现较为简单。而在零速和低速段，因永磁同步电机的反电动势幅值小，通过反电势法来获取转子位置信息的难度较大，为此，采用高频信号注入法来估算转子位置信息应运而生。

在高频信号注入法中，高频脉振电压注入法是一种有效的转子位置估算方法，其通过在永磁同步电机估计旋转坐标系轴和轴中的轴注入高频正弦电压信号，进而根据估计旋转坐标系的轴的高频电流响应信号，从中提取转子位置信息。

然而，现有的这种高频脉振电压注入法在某些情况下却不能适用，例如，对于饱和凸极效应不明显的表贴式永磁同步电机，则无法实现转子位置信息的有效提取。

发明内容

基于上述问题，本申请提供了一种无位置传感器的永磁同步电机及其转子位置估算方法，以至少部分解决上述问题。

本申请实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种永磁同步电机的转子位置估算方法，所述方法包括：

根据对所述永磁同步电机注入的高频电压信号进行电流采样，获取定子绕组电流在两相静止坐标系中的α轴电流信号和β轴电流信号；

从所述α轴电流信号和所述β轴电流信号中提取出对应所述高频电压信号的α轴高频电流响应信号和β轴高频电流响应信号；

对所述α轴高频电流响应信号和所述β轴高频电流响应信号分别进行处理，获得转子的α轴位置信号和β轴位置信号；

根据所述转子的α轴位置信号和所述β轴位置信号，获得所述永磁同步电机的转子位置估算值。

可选地，所述方法还包括：分别对所述α轴电流信号和所述β轴电流信号进行基波电流信号滤除处理和/或高次谐波电流信号滤除处理；

从滤除处理结果提取出对应所述高频电压信号的所述α轴高频电流响应信号和所述β轴高频电流响应信号。

可选地，所述方法还包括：根据所述高频电压信号的幅值、角频率和所述永磁同步电机的两相同步旋转坐标系中的高频电感值，分别对所述α轴电流信号和所述β轴电流信号进行基波电流信号滤除处理和/或高次谐波电流信号滤除处理。

可选地，所述方法还包括：将所述α轴高频电流响应信号的频率和所述β轴高频电流响应信号的频率调制为设定频率，并对所述设定频率的α轴高频电流响应信号和所述β轴高频电流响应信号进行高频分量滤除，根据滤除结果获得所述转子的α轴位置信号和β轴位置信号。