[发明专利]基于控制电源供电高频注入IPMSM带速重投控制方法

说明书

一种基于控制电源供电高频注入IPMSM带速重投控制方法：在永磁同步电机系统无位置传感器控制中，控制电路检测到主电源出现过压过流故障时，DSP会发出超高频正弦电压注入指令，通过注入模块将超高频正弦电压注入到电机绕组，通过检测模块提取电机绕组中的超高频正弦电压有效值，同时DSP中的A/D转换模块完成超高频正弦电压有效值的采样处理，通过计算采样估计出电机的转子位置信息。当主电源故障排除后，DSP发出超高频正弦电压中断指令，切断超高频正弦注入，并估计出位置信息赋值给锁相环，控制电机重新恢复正常运行。本发明在主电源断电期间，可以连续检测转子位置信息，避免重新判断转子磁极极性，在主电源恢复供电后，电机快速重投。

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机无位置控制方法。特别是涉及一种适用于低速区永磁同步电机的基于控制电源供电高频注入IPMSM带速重投控制方法。

背景技术

内置式永磁同步电机(IPMSM)具有高功率密度，运行可靠等优点，其被广泛应用于电动汽车领域，为了提高内置式永磁同步电机的可靠性，并改善内置式永磁同步电机对恶劣环境的适应性，内置式永磁同步电机的无位置传感器控制技术得到广泛关注。

当无位置传感器内置式永磁同步电机高速运行时，转子位置一般通过检测反电动势获得；在电机低速运行区，反电动势幅值较低，基于不同转子位置下显著的电感差异，转子位置一般通过注入高频检测信号，并检测高频信号响应而获得。上述高频检测信号普遍通过逆变器开关管的通断产生，即高频检测信号由逆变器直流母线(主电源)提供能量。

在电动汽车永磁同步电机驱动系统中，当主电源出现过压过流等故障时，电池管理系统的保护机制将切断主电源对电机逆变器的供电，电机控制器在蓄电池(控制电源)供电下继续工作，待保护继电器动作或异常工况消失后，主电源将恢复对电机逆变器供电。上述断电过程一般持续数十毫秒，在负载作用下永磁同步电机的转速将逐渐降低。主电源恢复供电时，若永磁同步电机处于旋转状态，逆变器重新工作前，必须获得准确的电机转子位置；否则，逆变器输出电压将与电机反电动势相位不匹配，从而产生较大冲击电流。

对于有位置传感器的永磁同步电机，位置传感器由控制电源供电，在主电源恢复供电后，即使电机仍处于旋转状态，逆变器也可以立即输出驱动脉冲。对于无位置传感器的永磁同步电机，为了避免产生冲击电流，在逆变器输出驱动脉冲前必须通过无位置控制方法检测电机转子位置信息。

为了在逆变器输出驱动脉冲前获得准确的转子位置信息，可将现有的控制方法分为两类：当电机运行在中高速区时，常利用电机的反电动势估计转子位置信息；当电机运行在低速区时，常利用电感法估算转子位置信息。在高速工况下Hideaki lura提出了一种零电流法，在高速区控制d、q轴电流为0，当PI控制器进入稳态时，通过控制器输出的d、q轴电压，即可估算永磁同步电机的转速和位置角，由于需要控制d、q轴电流，逆变器必须输出有效矢量脉冲，故上述方法需要主电源恢复供电后才能检测自由旋转转子位置。ShunTaniguchi提出一种无需主电源供电的位置检测方法，通过向电机注入多个零矢量脉冲，利用电流传感器检测反电动势产生的短路电流响应，进而推算出电机重投时刻的转子位置和速度信心。

基于低速区的无位置带速重投控制，PeilinXu提出正弦电压信号检测转子位置，并通过零序载波电压判定转子极性，罗德荣团队提出方波电压检测转子位置，通过控制d轴电流为正弦波，改善了极性检测的可靠性。上述方法中，必须在主电源恢复供电后才能正常检测转子位置信息，且当主电源断电时间大于半个电周期时，需要对获得的转子位置重新进行一次极性判断后才能获得准确的转子位置，然后才能控制电机加速运行，所以重投过程的快速性受到了影响。

在低速工况下的无位置传感器控制中，在主电源断电期间，现有的方法都无法更新转子位置信息，且当主电源断电时间大于半个电周期时，利用电感法重新获得转子位置后必须重新进行一次极性判定。

发明内容