[发明专利]一种永磁同步电机转子位置的磁通检测方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机转子位置的磁通检测方法中，采用INFORM方法进行转子位置检测时，改变参考电压的注入角度，使注入的参考电压超出重构不可观测区，从而可以通过母线上的单电流传感器采样来重构三相电流，进而得到三次注入参考电压引起的电流变化量，最后可基于电流变化量计算得到转子的位置，解决INFORM方法与单电流采样重构相电流方法结合使用时，因注入的参考电压处于重构不可观测区，无法直接使用单电流采样重构相电流方法的技术问题。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体地说，是涉及一种永磁同步电机转子位置的磁通检测方法。

背景技术

在高性能永磁同步电机控制系统中，转子位置信息的准确获取是检测系统性能的重要指标。当前采用的位置传感器不仅会增加成本、增大体积，还会降低系统的可靠性，同时也限制了其他一些不方便安装传感器的情况下的应用。另外，电流采样是调速控制方案中的一个关键环节，而电流采样的部件也是系统成本中较重的负担，使用母线上的单个电流传感器采样来重构三相电流，能够减少电流传感器的使用，可以在无位置传感器控制的基础上进一步降低系统成本。

INFORM方法(基于在线电抗测量的间接磁通检测法)又称为离散信号注入法，是针对永磁同步电机低速运行提出的最早的无位置传感器控制方法。常规的INFORM方法在观测转子位置时，利用三个控制周期分别在A、B、C三相绕组的轴线注入等幅的电压矢量，然后检测三个轴线处的电流变化量，通过公式推导计算得出转子位置。

然而常规INFORM方法注入的参考电压矢量处于重构不可观测区(无法进行相电流重构的区域，如图1阴影部分所示，该区域内无法获得电机相电流信息而导致电机失控)，这样便导致了INFORM方法不能与单电流传感器采样重构相电流方法结合使用。这种情况下，可以通过移相来解决这个问题，即通过PWM相移来增加有效电压矢量作用时间、增加电流传感器采样窗口满足采样最小时间的条件，但是PWM相移会破坏七段式SVPWM的对称性，并可能产生新的矢量，导致PWM和电压谐波分量，同时，由于执行INFORM方法期间携带转子位置信息的电流变化比较小，相移所引起的谐波势必会导致采样电流不准确，最后造成INFORM方法估算转子位置产生错误或误差较大。

可以看出，上述情况导致INFORM方法无法直接使用母线上的电流传感器采样重构出三相电流得到电流变化量进而计算得到转子位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种永磁同步电机转子位置的磁通检测方法，对常规INFORM方法进行改进，使参考电压超出重构不可观测区，得以满足单电流采样重构相电流的条件，解决INFORM方法与单电流采样重构相电流方法结合使用时，因注入的参考电压处于重构不可观测区，无法直接使用单电流采样重构相电流方法的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

提出一种永磁同步电机转子位置的磁通检测方法，包括：

(1)利用三个PWM控制周期注入等幅参考电压其中，θ₀为第一个参考电压的注入角度，第二、三个参考电压依次延后120°注入；U_h表示注入电压的幅值，满足U_h介于最大注入电压幅值U_max与最小注入电压幅值U_min之间；θ₀的要求为：

T_s表示一个PWM控制周期的时间；U^*为非零基本电压矢量的幅值；U_DC表示母线电压的幅值；U_h为注入电压的幅值；最小注入电压幅值U_min为满足电流传感器采样最小采样时间时的电压幅值；最大注入电压U_max幅值由系统所需的电能和产生的噪声等因素决定；

(2)计算三次参考电压注入引起的电流变化量；