[发明专利]一种无传感器永磁同步电机初始位置检测方法

说明书

本发明涉及一种无传感器永磁同步电机初始位置检测方法，属于电机控制领域。为了解决无位置传感器内置式永磁同步电机的起动问题，提出了一种改进的基于方波信号注入的转子初始位置估计方法。代替传统的正弦电压注入，方波电压信号被注入定子绕组以获得磁极位置。基于饱和和显著性原理，采用电压脉冲注入法识别磁体极性。利用方波电压注入检测磁极位置，无需低通滤波器和时间延迟即可计算出误差信号。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体涉及一种无传感器永磁同步电机初始位置检测方法。

背景技术

永磁同步电机具有体积小、重量轻、运行可靠等优点，使其在各个领域的应用很广泛，但在控制过程中需要预先知道转子的位置信息，当前获取转子位置信息的方法主要是通过安装在转子上的位置传感器如光电编码器，霍尔原件等，但安装传感器不仅仅会提高使用成本，还会使系统带来复杂度增加，可靠性降低等特点，所以有越来越多的学者开始研究无位置传感器的估计与测速的方法。其中常用的方法包括电压脉冲矢量注入法、高频脉振电压信号注入法等。

其中电压脉冲注入法的基本思想:将一系列等幅值的电压矢量脉冲施加到电机，然后得到相应的定子电流，通过定子电流获取转子初始位置。因此通过检测电流的变化能够获得转子初始位置，而且角度误差在理论上不大。但转子初始位置检测的准确性会受到电压矢量的幅值和作用时间的影响，它们产生的影响不可忽略。

高频脉振电压信号注入法相对比较简单，静动态性能比较好。但是在测量过程中需要多次使用滤波器来处理和控制信号，提取转子位置信息。多次使用滤波器，限制了电流环的带宽从而降低了驱动性能，对信号造成了一定的延时，降低了估测速度和位置估计的准确性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对背景技术缺陷的问题，提出一种无传感器永磁同步电机初始位置检测方法，在检测过程中无需使用滤波器，减少使用滤波器带来的相位延迟的问题，可以使转子初始位置检测更加精确。

本发明的技术解决方案是：一种无传感器永磁同步电机初始位置检测方法，步骤如下：

(1)在永磁同步电机旋转坐标系的d轴注入高频方波电压，得到高频响应电流信号，通过对电流信号的处理解耦出转子的初始估计位置

(2)向与处施加两次电压脉冲矢量，根据d轴相应电流大小来判断d轴的正方向，并对转子进行角度补偿。

(3)将转子的初始位置估计值与角度补偿值相加，得到转子的最终估计值

所述步骤(1)检测转子初始位置初次估算角的具体过程如下：

步骤(1.1)，向估计转子同步旋转坐标系的d轴注入与逆变器频率相同的方波信号可以检测得到d、q轴下的电流分量i_d、i_q，将i_d、i_q进行坐标变换得到高频电流相应i_αh、i_βh。

步骤(1.2)，由于电机存在凸极效应，测量得到的I_αh、I_βh包含转子的位置信息，对其进行信号的处理与调节可以得到转子的初始估算位置

所述步骤(2)判断转子磁极正方向具体实施过程如下：

步骤(2.1)，在得到初次估算位置角后，向轴注入两次大小相等方向相反的电压脉冲信号，注入的角度为

步骤(2.2)，比较注入两次电压脉冲信号得到的电流值大小，若|I_A0|＞|I_A1|，则角就是实际的直轴方向；否则，角的方向为直轴的反方向。

所述步骤(3)对转子初始位置角进行补偿方法，其具体过程如下：

若角是实际的直轴方向，转子不需要进行角度补偿，最终角度若角的方向为直轴的反方向，需要对其进行角度补偿，最终角度