[发明专利]一种永磁同步电机初始相位辨识的方法及系统

说明书

本发明属于电气传动技术领域，具体提供一种永磁同步电机初始相位辨识的方法及系统，该初始相位定位方法针对永磁同步电机在无传感器控制系统的初始角进行辨识。其方法是注入脉振高频电压，通过对Q轴电流响应的处理分析得到辨识初始角；然后在此基础上继续注入幅值和频率不同的脉振高频电压，通过对D轴电流响应的处理分析得到转子位置极性；最后通过辨识的初始角和转子位置极性获取初始相位。实测结果表明了该方法的有效性和可靠性。

技术领域

本发明涉及电气传动技术领域，更具体地，涉及一种永磁同步电机初始相位辨识的方法及系统。

背景技术

永磁同步电机在磁场定向的矢量控制系统中，为了提高控制性能，需要准确的转子位置信息。通常使用的测速装置会增加系统的尺寸、重量及成本，同时对应用场合也更加严苛。基于无位置传感器的永磁同步电机控制必然是主流趋势，对此提出的首要关键技术就是无位置传感器的永磁同步电机初始相位辨识。

永磁同步电机初始相位定位不准时，直接启动会导致电机抖动、反转，而这在某些特定的应用场合是不能被允许的，同时在启动瞬间会有非常大的电流冲击和噪声，对控制装置和电机都产生较大伤害，而当角度偏差过大时，会导致启动失败。现在常用的初始相位定位方法有：IF预定位方法，但此方法在定位过程中电机会有小于一周的旋转，且旋转方向不受控，通常也需要进行两次预定位过程才能准确定位；模型参考自定义的方法则依赖基波信号，电机在零速和极低速工况下时，有用信号的信噪比较低，无法精确的定位转子位置；旋转高频电压注入法主要永磁凸极率较高的内置式永磁同步电机；脉振高频注入法加正方方波注入的方式，在极性判断时由于注入基波电流，会导致电机初始角偏离，同时在极性判断时对电机的凸极率和电流采样精度有较高的要求。

发明内容

本发明需要解决的是现有技术中存在的电机初始相位定位过程中出现电机抖动和转动，或者初始相位定位偏差导致启动不平顺的的技术问题。

本发明提供了一种永磁同步电机初始相位辨识的方法，包括以下步骤：

S1，在估算的同步旋转DQ坐标系中的D轴注入脉振高频电压，提取响应的Q轴电流信号；

S2，将提取到的Q轴电流信号进行幅值调制，将Q轴电流信号分解为高频和低频两部分信号，其中低频信号中含有转子位置信息；

S3，将上述Q轴电流信号经过锁相环得到初始辨识角θ₁；

S4，进入极性判定阶段，停止上一阶段的高频信号注入，在上述估算的初始辨识角θ₁的基础上，在估算的同步旋转DQ坐标系中的D轴中提取响应的D轴电流；

S5，将提取的D轴电流，经过纯延时环节，滤除高频开关信号和偶数倍的谐波信号，得到两倍幅值的D轴电流响应信号；

S6，记录经过纯延时环节之后的电流信号的正负幅值，对正负幅值大小进行分析，判定θ₁与电机初始相位之间的角度差是否为90°；

S7，若判定θ₁与电机初始相位之间的角度差不是90°，则直接比较正负幅值，当正向幅值大于负向幅值时，判定为N极，辨识角度不进行处理，初始相位θ＝θ₁；当正向幅值小于负向幅值时，判定为S极，初始相位θ＝θ₁+180°；

S8，若判定θ₁与电机初始相位之间的角度差为90°，则将θ1+90°后，在同样的高频电压注入下，再次记录电流信号的正负幅值，并比较正负幅值，进行极性判断；此处的角度处理是在θ₁加上90°后，判定是否再加180°，从而得到带有转子位置极性信息的初始相位θ。

优选地，所述S1中的脉振高频电压的电压幅值为0.1倍额定电压，频率为0.6Khz-2KhZ；