[发明专利]一种永磁同步电机转子初始位置辨识方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机转子初始位置辨识方法,属于电机控制领域。为了解决现有永磁同步电机转子初始位置辨识精度低、普适性差，辨识结果对环境敏感等问题,本发明提出一种基于利用微振动信号辨识转子初始位置的方法。本发明在定子绕组中建立虚拟旋转dq坐标系，在该坐标系的d轴上注入余弦交变的电压信号，使电机产生微振动，利用振动传感器获取电机微振动的振幅曲线，并从振幅曲线中估计转子初始位置，再通过电机饱和凸极效应判断转子极性。本发明摒弃了传统的基于电路方程获取转子初始位置的思想，提出利用运动方程辨识转子位置，避免了电路方程求解以及电机参数变化影响辨识结果等问题，具有算法简单，辨识精度高，适用范围广等优势。

技术领域

本发明涉及一种辨识方法，具体涉及一种永磁同步电机转子初始位置辨识方法，属于电机控制技术领域。

背景技术

永磁同步电机由于具有高功率密度、高效率和低噪声等优点，广泛应用于各种航空航天、深海等军工领域，以及各种工业设备和家用电器中。无论是采用机械式传感器(编码器、旋转变压器)，还是采用无位置传感器技术来获取转子的位置信息，初始位置检测一直是PMSM平滑起动的关键技术之一。由于机械式传感器安装复杂、成本较高，近年来很多学者在无位置传感器技术的精确获取转子初始位置方面进行了研究，其中以基于反电势法和基于凸极效应法为主。不过这些方法都各有其不足之处：

反电动势法对电流检测设备精确性要求高；在零速、低速状态下，较难准确获取电机转子位置信息。

凸极效应法可分为空间凸极效应法和饱和凸极效应法。空间凸极效应法要求电机存在固有的空间凸极，因此在永磁同步电机凸极率较小或表贴式永磁同步电机的场合，此类方法无法精确地获取转子的初始位置信息。饱和凸极效应法，解决了表贴式电机无位置传感器控制初始位置检测问题，但当表贴式电机电感参数随环境(温度)变化较大时，此类方法就无法精确地估计转子初始位置。因此，迫切的需要一种新的技术方案解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种永磁同步电机转子初始位置辨识方法，该技术方案实现了对永磁同步电机转子初始位置的精确检测，同时该方法的实现不依赖于电机参数，且可适应不同的永磁同步电机转子类型。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种永磁同步电机转子初始位置辨识方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，选取永磁同步电机的定子A相绕组轴线作为转子初始位置辨识的参考0°位置，向定子侧的虚拟旋转dq坐标系中的d轴上注入余弦交变的电压信号u_s，如下式所示：u_s＝U_r cos(ωt)

其中，ω为余弦交变电压的角频率，U_r为余弦交变电压的幅值。在此余弦交变电压信号u_s的作用下电机产生微振动。

步骤2，通过改变虚拟旋转dq坐标系的旋转角度θ₁，改变u_s所施加的空间位置以及改变电机微振动的振幅；

该步骤中，电机微振动振幅正比于sinθ₁，当虚拟旋转dq坐标系的旋转角度和转子初始位置重合时，电机的微振动为0，故通过改变虚拟旋转dq坐标系的旋转角度，可以改变电机微振动的振幅，这样电机初始位置的信息就可以通过振动信号传递出来，便于后续步骤的实施。

步骤3，通过振动传感器检测在每一个旋转角度θ₁下电机产生的微振动的振幅值，获取虚拟旋转dq坐标系的旋转角度θ₁与电机微振动振幅之间的关系曲线，通过该曲线获取电机微振动振幅为0时虚拟d轴的旋转角度区间，选取此角度区间的中点处的角度值θ_1m∈[0,π)，作为转子初始位置的初步估计值；