[发明专利]一种永磁同步电机的无传感器初始位置检测方法

摘要

本发明涉及一种永磁同步电机无传感器初始位置检测方法，采用虚拟脉振高频注入法进行转子位置解算，向虚拟直轴注入高频电压，建立虚拟旋转坐标系，利用该坐标系与永磁同步电机坐标系的数学模型，解算出直轴和交轴电流，将交直轴电流信号同时与包含注入信号的电压频率和假设旋转频率的余弦值相乘，再通过低通滤波，将滤波后的两电流求反正切即可初步获得转子位置。利用交直轴电流的正余弦关系可进一步获得转子位置，再通过采用载波频率成分法代替二次注入法进行磁极判断，N‑S极校正即可得到实际转子位置。本发明具有精度高、实现简单的优点，可用于提高风机、泵、压缩机或电动汽车用永磁同步电机的无传感器起动控制精度。

主权项

1.一种永磁同步电机的无传感器初始位置检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)基于永磁同步电机理想条件下的假设，建立三相PMSM基本数学模型，所建立的永磁同步电机模型为：自然坐标系下的电压方程：磁链方程为：ψ_3s＝L_3si_3s+φ_f·F_3s(θ_e)  (2)其中，ψ_3s为三相绕组的磁链；u_3s，R，i_3s为三相绕组的相电压、电阻和电流；L_3s为三相绕组的电感，F_3s为相位互差120°的正弦函数矩阵且满足：L_3s为定子互感，L₁₃为定子漏感；其中，i_A，i_B，i_C为三相电流，R为相电阻，u_A，u_B，u_C为三相电压，ψ_A，ψ_B，ψ_C分别为为三相绕组的磁链，θ_e为电机转子位置角，L_3s为定子互感，L₁₃为定子漏感；步骤(2)通过虚拟脉振高频注入法获得转子位置的初步判断，电机静止时，假设转子具有很高的转速ω^*_r，建立相应的同步旋转坐标系d^*‑q^*，高速旋转的虚拟坐标系下初始状态d^*轴和α轴重合，向虚拟直轴注入高频电压信号U^*_inj＝U_icos(ω_it)，通过坐标变换将其变换到实际d‑q坐标系下，求出对应的直轴和交轴电流i_d和i_q，再将求出的i_d和i_q变换到虚拟坐标系下，求出对应的虚拟交直轴电流i^*_d和i^*_q，将i^*_d和i^*_q与cos(ω_it)和cos2(ω^*_rt)相乘进行信号调制，再将得到的结果低通滤波，对两个低通结果求反正切，即可解算出转子位置；U_i为注入信号幅值，ω_i为注入信号的频率；步骤(3)利用逆变器输出的载波频率成分电流信号来判断转子的磁极，将两相静止坐标系下载波信号对应的的电流响应经过处理后低通滤波，提取出磁极信息误差信号，该信号小于零，表示估计位置收敛于N极所在位置，说明不需要修正；若该信号大于零，表示估计位置收敛于S极所在位置，需要添加180°的电角度修正。