[发明专利]一种永磁同步电机的内功率因数角检测方法

摘要

本发明涉及一种永磁同步电机的内功率因数角检测方法，其特征在于包含了相电流过零点电角度范围的归零化算法，相电流过零点的判断方法，以及依据相电流过零时的变化量动态选择不同算法的步骤。本发明通过独立测量各相电流过零时的相位，得到电机内功率因数角。无需实时坐标变换，减少了算法复杂度。仅在电流过零时刻测量，避免了整个电气周期内由负载动态变化导致电流畸变而引起的解算误差。可对各相独立测量的内功率因数角计算中值，避免了因电流传感器故障而导致检测异常的情况，提高了测量鲁棒性。根据电流的变化量动态选择插值算法和均值算法，在高速或(和)重载情况与低速或(和)轻载情况下都具有较好性能。

主权项

一种永磁同步电机的内功率因数角检测方法，其特征在于包含如下步骤：(1)用于实施所述内功率因数角检测方法的控制器，其内部定时中断服务程序以周期Ts定时采样电流传感器信号，获得永磁同步电机的定子相电流i1，同时通过位置传感器获取永磁同步电机的转子位置电角度θ；(2)对一个电气周期内永磁同步电机的定子相电流的正反向两个过零点的角度范围进行归零化处理得到归零化后的转子位置电度角θ1，使正向过零点所在的[270°,90°)范围和反向过零点所在的[90°,180°)范围的转子位置电角度均映射到[‑90°,90°)；归零化方法为：对于两相电机A相绕组，当θ∈[270°,360°)时，则θ1＝θ‑360°；当θ∈[90°,270°)时，θ1＝θ‑180°；当θ∈[0°,90°)时，θ1＝θ；对于B相绕组，当θ∈[0°,180°)时，θ1＝θ‑90°；当θ∈[180°,360°)时，θ1＝θ‑270°；对于三相及三相以上的N相电机的第k相绕组，令θ′＝θ‑360°×(k‑1)/N，然后按两相电机A相绕组的归零化方法，用θ′替代其中的θ进行计算得到所述归零化后的转子位置电角度θ1；(3)判断所述相电流过零点：所述相电流的前一采样周期采样值i0与当前采样周期采样值i1相比较，当符号相异时计算所述相电流的变化量Δi＝i1‑i0，并执行步骤(4)，否则执行步骤(6)；(4)当满足步骤(3)的条件时，根据步骤(3)所计算的所述相电流变化量Δi的绝对值是否超过预设的电流变化量阈值iTh，选择第k相电流内功率因数角的计算公式计算第k相电流内功率因数角ψk：ψk=(i1×θ0-i0×θ1)Δi,|Δi|>iThψk=(θ0+θ1)2,|Δi|<iTh]]>式中，θ0和θ1分别为前一采样周期和当前采样周期所测转子位置归零化后的电角度；(5)根据步骤(4)计算得到的各相内功率因数角，取中值得到所述电机内功率因数角ψ；(6)将所述相电流本次采样值i1保存为所述i0，将所述转子位置归零化后的电角度θ1保存为所述θ0，供下一采样周期对相电流过零判断和计算内功率因数角时使用。