[发明专利]一种泵用永磁同步电机转子初始位置定位方法及装置

说明书

本发明公开了一种泵用永磁同步电机转子初始位置定位方法及装置，所述方法包括获取永磁同步电机在高频电压信号的注入下的高频电流信号；对所述高频电流信号进行第一次信号处理，获取第一高频电流信号；将所述转子位置观测误差输入预先构建的转子位置状态观测器，得到转子位置初步观测值，保持高频信号的持续注入，结合永磁同步电机定子饱和非线性特性，对高频电流进行作差、累加运算。通过累加值的正负来判断转子位置初步信息与转子实际位置偏差值是否为180°，然后对其进行补偿，完成对转子N‑S磁极的辨识，完成对转子初始位置的定位；本发明可有效实现在不增加额外机械传感器的条件下实现永磁同步电机转子初始位置定位。

技术领域

本发明涉及一种泵用永磁同步电机转子初始位置定位方法及装置，属于水泵、油泵、气泵等泵类负载电机驱动控制技术领域。

背景技术

相比于已经在泵类负载领域得到大规模应用的感应电机，永磁同步电机具有效率高、功率密度高、调速性能好等显著优势。得益于政府日益严格的节能减排要求，将永磁同步电机应用在水泵、油泵正成为行业趋势。工程机械车辆中涵盖液压油泵、刹车气泵、转向助力泵以及带有抢险救援排水功能的水泵，将永磁同步电机加以应用对于提高工程机械车辆的作业时间、工作效率等性能水平具有重要意义。

传统的感应电机由于先天结构的优势启动方法比较简单，不存在失步引发启动失败的问题。而对于同步电机来说，逆变驱动装置通过三相线束向永磁同步电机定子绕组通入大小和方向可控的电流矢量，定子绕组线圈会产生定子磁场，定子磁场与转子永磁体磁场若相对角度合理，则会相互作用产生电磁转矩，克服摩擦转矩后向外输出机械转矩，从而实现电机启动。

针对永磁同步电机在泵类场合的启动问题，当前较为先进的方案是启动前通过逆变驱动装置向定子绕组注入正弦波、方波等测试电压信号，通过对定子激励电流进行采样并结合电机本体特性解析出转子位置。正式启动后通过逆变驱动装置生成的电流矢量以当前转子位置为初始方向结合运行指令牵引转子运行，此方案性能较好但对电流采样精度要求较高。

针对永磁同步电机在泵类场合高可靠性转子定位问题，现有的技术方案是在主控芯片中软件生成正负幅值相等、占空比各为50％的对称高频方波电压信号，该信号通过SVPWM调制策略生成三相逆变器桥中功率器件的开关信号，通过三相线束将该高频方波电压施加到电机三相定子绕组。该高频方波电压会在电机定子激励出高频响应电流，由于电机当前转子位置的不同，高频响应电流的特征也会不同。主控芯片通过电流传感器采样得到高频响应电流采样值，然后通过高频响应电流的相位初步判断出转子位置，通过高频响应电流的正负对称性判断转子磁极N-S极性，二者结合得到转子当前位置。

由于电流传感器及其信号处理电路包含模拟器件，存在“温漂现象”。环境温度的变化会导致采集到的电流信息与真实电流信息存在偏移误差。成本较低的低精度电流传感器对温漂现象所引起采样误差的抑制和补偿能力较差。而现有技术方案在转子磁极N-S极性判断阶段，电流采样值中的偏移误差会对使主控芯片对高频响应电流的正负对称性产生误判断的可能，导致转子磁极极性判断出错，继而引起转子初始位置定位失败，最终导致启动失败。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种泵用永磁同步电机转子初始位置定位方法及装置，可有效实现在不增加额外机械传感器的条件下实现永磁同步电机转子初始位置定位。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种泵用永磁同步电机转子初始位置定位方法，包括：

获取永磁同步电机在高频电压信号的注入下的高频电流信号；

对所述高频电流信号进行第一次信号处理，获取第一高频电流信号；

对所述第一高频电流信号进行低通滤波、作差运算以及标幺化处理后，获取转子位置观测误差；

将所述转子位置观测误差输入预先构建的转子位置状态观测器，得到转子位置初步观测值；