[发明专利]嵌入式永磁同步电机的初始位置估测方法

说明书

本发明公开嵌入式永磁同步电机的初始位置估测方法，属于发电、变电或配电的技术领域。首先，利用高频方波电压注入和比例积分观测器获取转子磁极位置；然后，向估测的直轴中注入直流测试电流，并使用移动平均滤波器获取在电流注入前后的高频响应电流变化率；进而，通过比较两次获得的直轴电流变化率大小来判断此时估测位置对应的转子磁极；最后，根据极性获取电机转子初始位置。此外，本发明还提供一种补偿方案以应对当转子在南极时候，估测转子位置进行180度反转所产生的电流冲击。本发明提升基于高频方波电压注入无位置控制方式估测嵌入式永磁同步电机转子初始位置的精度，简化辨识过程，并缩短辨识时间。

技术领域

本发明公开嵌入式永磁同步电机的初始位置估测方法，涉及电机驱动技术，属于发电、变电或配电的技术领域。

背景技术

在嵌入式永磁同步电机启动阶段，由于反电动势很小以及电流信噪比低等原因，需要额外注入高频电压信号来获取转子位置。在常用的高频注入方法中，高频方波电压注入以其简单、易实现等优点而被广泛研究。然而，在电机启动阶段，基于高频方波电压注入的转子位置辨识方法只能获取转子磁极的位置，而无法获得此位置对应磁极的极性，即无法获取准确的转子初始位置。

磁极极性判别一般采用二次谐波检测法，二次谐波法采用高频电流的二次谐波分量进行磁极极性的判别，在原有高频注入法的基础上无需增加脉冲电压，但含有转子磁极极性的二次谐波分量信噪比过低，容易造成误判。

为了克服二次谐波检测法判断磁极极性的缺陷，一种磁极辨识技术主要是利用不同极性的高频方波电压注入引起的d轴电流幅值的不同判断转子的磁极，然而，高频方波电压引起的d轴幅值变化有限，这类磁极辨识方法对电流传感器的精度要求高；一种磁极位置观测技术，向d轴同时注入低频方波电流以及高频方波电压，根据高频响应电流进行位置观测进而估算转子位置，并通过观测器比较不同极性d轴响应电流幅值的积累值来判断转子磁极，该方法虽然能够克服二次谐波检测法的缺陷但操作复杂，依然存在高频方波电压注入法无法获取准确转子初始位置的缺陷。

本发明旨在提供嵌入式永磁同步电机的初始位置估测方法，简单实现磁极极性的准确判断，并克服高频方波电压注入法不能准确获取转子初始位置的固有缺陷。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供嵌入式永磁同步电机的初始位置估测方法，通过比较响应电流变化率实现磁极极性的准确判断，简单、快速地辨识嵌入式永磁同步电机系统在静止或自由运行状态下的初始位置，解决高频方波电压注入辨识磁极极性方法无法准确获取转子初始位置的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

嵌入式永磁同步电机的初始位置估测方法，具体执行过程包括步骤A至步骤E：

步骤A、将高频方波电压信号注入到估测的直轴上，并利用比例积分观测器获得电机的转子磁极的位置θ_p；

步骤B、在保持步骤A中高频方波电压注入并实时获取转子磁极的情况下，利用移动平均滤波器获取估测直轴上的高频响应电流的变化率M₀；

步骤C、在保持步骤A中高频方波电压注入并实时获取转子磁极的情况下，向估测直轴上注入额外的直流电电流，并利用移动平均滤波器获取估测直轴上的高频响应电流变化率M₁；

步骤D、在保持步骤A中高频方波电压注入并实时获取转子磁极的情况下，移除步骤C中额外的电流注入，再比较M₀与M₁的大小，判断步骤A中估测到的磁极位置对应的是南极还是北极；

步骤E、在保持步骤A中高频方波电压注入并实时获取转子磁极的情况下，利用步骤D中极性判断的结果获取准确的转子位置θ_e。