[发明专利]多相永磁电机转子位置辨识方法

说明书

本发明公开了一种多相永磁电机转子位置辨识方法，包括如下步骤：(1‑1)多相电机的坐标变换和不同谐波平面的解耦；(1‑2)提取非基波平面转子d轴磁链位置角，得到3次谐波转子d轴磁链的角度θ_r3；(1‑3)计算电机的转子基波平面的磁链位置角θ_r1；(1‑4)确定电机基波平面转子d轴磁链位置角度。本发明具有摆脱了转子位置辨识对电机参数的依赖性，提高了辨识的准确性，更好的鲁棒性的特点。

技术领域

本发明属于多相电机技术领域，尤其是涉及一种摆脱了转子位置辨识对电机参数的依赖性，辨识准确性高的多相永磁电机转子位置辨识方法。

背景技术

多相电机(相数n＞3)因其高可靠性、多控制自由度等诸多优势受到关注，特别是在船舶推进、轨道交通和电动汽车等应用场合。而多相永磁电机的应用近年来也日益广泛。

不论是三相永磁电机还是多相永磁电机，转子位置和速度的检测是电机驱动系统实施的关键之一。通常，电机转子速度采用光学编码器等测量获得，必然增加系统的成本。为了降低成本或在位置传感器故障时提供必要的备用控制方案，永磁电机的无速度传感器作为一种新颖的控制策略受到研究领域和工业应用领域的重点关注。

当前永磁电机的无速度传感器运行有多种控制方法，如基于观测器的方法、反电势法、信号注入法等。其中，基于转子磁链辨识以求解转子位置和转速的方法是当前应用最广泛的方法之一，尤其适用于运行在中、高速范围内的调速传动系统。转子磁链估算法通过电机的电压模型，通过积分估计出轴dβ的磁链，从而确定转子的位置角。算法的优点是计算量小、简单、易于实现，且众多科研人员通过新的模型、补偿技术、锁相环和滤波技术等解决了该方法存在的初始值不准确、积分零漂等问题。但是其在计算过程中需用到电机电阻、漏感等参数，对电动机的参数依赖性较大，而实际应用中电机参数通常随工况变化且不易获得，影响了算法的准确度。虽然可结合电机参数的在线辨识一定程度提高精度，但电机参数的高精度在线辨识本身存在较大技术难度，当前还受到一定的限制，且相应的辨识算法对控制器的计算能力和芯片成本有更高要求。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的转子位置辨识对电动机的参数依赖性较大的不足，提供了一种摆脱了转子位置辨识对电机参数的依赖性，辨识准确性高的多相永磁电机转子位置辨识方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种多相永磁电机转子位置辨识方法，包括如下步骤：(1-1)多相电机的坐标变换和不同谐波平面的解耦；

(1-2)提取非基波平面转子d轴磁链位置角，得到3次谐波转子d轴磁链的角度θ_r3；

(1-3)计算电机的转子基波平面的磁链位置角θ_r1；

(1-4)确定电机基波平面转子d轴磁链位置角度。

针对传统方法过于依赖电机参数的缺点，本发明充分利用多相电机具有多控制自由度的特点，提出利用非转矩平面(非基波平面)提取信号，从而可以在相关平面将电流设置为0，从而在该平面获得的转子磁链与电机电阻和漏感的参数无关，可准确地获得了转子位置。

作为优选，步骤(1-1)包括如下步骤：

设定a相轴线为0°，则n相永磁电机的各相绕组的绕组函数N_a(γ)，N_b(γ)，N_c(γ)，...，N_n(γ)为：

其中，n为奇数，γ为电机气隙圆周的空间电角度；ξ＝2π/n；N₁、N₃、N₅…、N_(n-2)分别是各相绕组绕组函数的1、3、5…、(n-2)次谐波幅值；