[发明专利]永磁同步电机无位置传感器全速域转子位置测量方法

权利要求书

1.永磁同步电机无位置传感器全速域转子位置测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)，将永磁同步电机的速域按照预先设定的第一转速阈值ω_p1、第二转速阈值ω_p2划分为低速域、切换速域、中高速域，其中，低速域的范围为(0，ω_p1]，切换速域的范围为(ω_p1，ω_p2]，中高速域的范围为大于ω_p2，ω_p1ω_p2；

步骤2)，当永磁同步电机处于零速或永磁同步电机的速度位于低速域内时，采用旋转高频信号注入法获得转子位置；

步骤3)，当永磁同步电机的速度位于中高速域时，通过电机反电势解析计算转子位置；

步骤4)，当永磁同步电机的速度位于切换速域时，首先通过旋转高频信号注入法获得第一位置误差信号，通过电机反电势解析获得第二位置误差信号；然后对第一位置误差信号和第二位置误差信号进行归一化处理，获得混合位置误差信号；最后将该混合位置误差信号经过PI调节器收敛为零，获得转子位置。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机无位置传感器全速域转子位置测量方法，其特征在于，所述步骤2)的详细步骤如下：

步骤2.1)，通过SVPWM调制模块将预设的角频率为ω_h、幅值为v_h的旋转高频电压信号加在永磁同步电机的电枢绕组上，注入高频电压的频率范围为0.5～2kHz；

步骤2.2)，采集永磁同步电机的三相电流i_{a_h}、i_{b_h}、i_{c_h}，进行Clark变换得到α-β坐标系下的两相高频电流响应i_{β_h}和i_{α_h}；将i_{β_h}乘以i_{α_h}乘以后将两者相减，通过外差处理得到误差信号ε_f，为转子位置的检测值；

步骤2.3)，将误差信号ε_f通过低通滤波器滤除高频项，得到ε，该值与转子实际位置与估计位置的误差值成正比，将其作为位置跟踪观测器的输入，通过位置调节器将误差值调节为零，获得转子位置的检测值

3.根据权利要求2所述的永磁同步电机无位置传感器全速域转子位置测量方法，其特征在于，所述步骤3)的详细步骤如下：

步骤3.1)，采集永磁同步电机的相电压u_a、u_b、u_c和相电流i_a、i_b、i_c，进行Clark变换得到α-β坐标系下的两相电压u_α、u_β和两相电流i_α、i_β，解析计算获得反电势e_α、e_β为

式中，L_d为旋转坐标系下电机定子直轴电感，L_q为旋转坐标系下的电机定子交轴电感，R_s为电机定子电阻值；

步骤3.2)，将反电势e_α、e_β进行Park变换，得到d轴反电势的估计值式中，ω_e为永磁体磁链，ψ_f为转子角速度，该值与转子实际位置与估计位置的误差值成正比，将其输入PI位置调节器进行调节，收敛至零时，估计位置也将收敛到实际位置，此时获得转子位置的检测值

4.根据权利要求3所述的永磁同步电机无位置传感器全速域转子位置测量方法，其特征在于，所述步骤4)的详细步骤如下：

步骤4.1)，通过旋转高频信号注入法获得第一位置误差信号式中，I_hn为高频电流响应的负序分量的幅值；

通过电机反电势解析获得第二位置误差信号

由于Δθ趋于0时sin(2Δθ)≈2Δθ，则式中，Δθ₁是通过旋转高频信号注入法获得的位置误差，Δθ₂是通过电机反电势解析获得的位置误差；

步骤4.2)，对第一位置误差信号和第二位置误差信号进行归一化处理，获得混合位置误差信号为全速域转子位置测量过程的加权平均系数，

步骤4.3)，将该混合位置误差信号经过PI调节器收敛为零，获得转子位置。