[发明专利]三级式无刷交流同步电机的转子初始位置估计方法

权利要求书

1.一种三级式无刷交流同步电机的转子初始位置估计方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）采用脉振高频电压注入法获取转子初始位置估计值：交流励磁机不通电，将脉振高频电压信号注入到三级式无刷交流同步电机的主电机中，并从主电机的高频响应电流中提取出转子初始位置的估计值；

采用反电势极性判断法获取转子扇区信息：主电机电枢回路不通电，在交流励磁机励磁绕组中通入直流励磁，待直流励磁稳定后，切断直流励磁，并检测主电机电枢绕组三相感应电压，根据三相感应电压极性获得转子扇区信息；

（2）根据反电势极性判断法获取的转子扇区信息对脉振高频电压注入法获取的转子位置估计值进行扇区修正，得到最终的转子初始位置估计值。

2.如权利要求1所述的三级式无刷交流同步电机的转子初始位置估计方法，其特征在于：所述步骤（1）中，脉振高频电压注入法的具体内容是：

（a）三级式无刷交流同步电机的交流励磁机不通电，向三级式无刷交流同步电机的主电机中注入脉振高频电压信号；在估计的旋转坐标系中，直轴电压给定值为交轴电压给定值为转子初始位置估计值的初始值为0，其中，ω_hf表示高频电压信号角频率；利用转子初始位置估计值对给定值和进行Park^-1和Clarke^-1坐标变换得到三相电压值给定信号V_sa、V_sb和V_sc，给三级式无刷交流同步电机的主电机电枢绕组中注入给定的脉振高频电压信号；

（b）检测三级式无刷交流同步电机的主电机电枢绕组的相电流i_sa和i_sb，利用转子初始位置估计值对i_sa和i_sb进行Clarke和Park坐标变换，计算得到主电机交轴高频电流响应

（c）将与sin(ω_hft)相乘，经过低通滤波器滤除其中的高频分量，从而得到仅包含转子位置误差的低频信号f(Δθ)，f(Δθ)经过位置调节器后得到转子初始位置估计值

（d）重复上述步骤(a)、(b)和(c)，直到转子初始位置估计值一直保持不变。

3.如权利要求1所述的三级式无刷交流同步电机的转子初始位置估计方法，其特征在于：所述步骤（1）中，反电势极性判断法的具体内容是：

（A）主电机电枢回路不通电，通过励磁功率电路为交流励磁机提供直流励磁；

（B）待交流励磁机的直流励磁电流达到稳态后，切断交流励磁机的直流励磁；在切断直流励磁时，交流励磁机励磁绕组中的电流从稳态值减小到零过程中，交流励磁机转子三相绕组中会感应出电压，经过旋转整流器整流后使得主电机激磁磁场也发生变化，在主电机三相绕组中产生感应电压；

（C）检测主电机电枢绕组三相感应电压，根据三相感应电压极性判断转子所处的扇区。

4.如权利要求1所述的三级式无刷交流同步电机的转子初始位置估计方法，其特征在于：所述步骤（2）中，扇区修正的规则如下：

（a）若扇区判断结果表明转子处于A、B、C、X、Y、Z六个位置，则最终的转子初始位置估计值θ₁分别对应为θ₁=π/2、7π/6、-π/6、3π/2、π/6、5π/6；

（b）若扇区判断结果表明转子处于扇区3、4和5，则最终的转子初始位置估计值其中表示转子初始位置估计值；

（c）若扇区判断结果表明转子处于扇区1、2和6，则最终的转子初始位置估计值

其中，A、B、C分别为三相绕组的始端，X、Y、Z分别为三相绕组的末端，同时定义A相绕组轴线处（α轴）转子位置为零；转子处于位置A时，转子位置角为π/2；扇区3对应转子位置角范围（π/2，5π/6），转子处于位置Z时，转子位置角为5π/6；扇区4对应转子位置角范围（5π/6，7π/6），转子处于位置B时，转子位置角为7π/6；扇区5对应转子位置角范围（7π/6，3π/2），转子处于位置X时，转子位置角为3π/2；扇区6对应转子位置角范围（-π/2，-π/6）；转子处于位置C时，转子位置角为-π/6；扇区1对应转子位置角范围（-π/6，π/6）；转子处于位置Y时，转子位置角为π/6；扇区2对应转子位置角范围（π/6，π/2）。