[发明专利]基于MEMS惯性器件的永磁同步电机转子位置检测方法

说明书

本发明涉及一种基于MEMS惯性器件的永磁同步电机转子位置检测方法，将3轴加速度计和3轴陀螺仪的MEMS惯性器件安装在永磁同步电机转子转轴上，使得MEMS惯性器件加速度计的x轴与转子转轴轴心重合；在k时刻测得MEMS惯性器件y轴加速度，z轴加速度，测得MEMS惯性器件绕x轴旋转的角速度，指定逆时针为正，再计算k时刻前一个周期T内的转子位置增量Δθ(k)，得到电机在运行过程中的位置角θ。本发明所提供的基于MEMS惯性器件的永磁同步电机转子位置检测方法成本低，体积小。同时，转子位置利用反正切运算和积分运算得到，因此该方法运算量小，利于工程实现。

技术领域

本发明属于永磁同步电机控制领域，涉及一种基于MEMS惯性器件的永磁同步电机转子位置检测方法。

背景技术

近年来，永磁同步电机因其结构简单、功率密度高等诸多优点在高性能调速系统和伺服控制系统等工业领域得到了日益广泛的应用，见文献：“陆婉泉,林鹤云,韩俊林.永磁同步电机的扰动观测器无位置传感器控制[J].中国电机工程学报,2016,36(5):1387-1394.”和“谷善茂,何凤有,谭国俊,等.永磁同步电动机无传感器控制技术现状与发展[J].电工技术学报,2009,24(11):14-20.”。在永磁同步电机矢量控制系统中，需要检测转子位置信息，如果没有转子位置信息将会导致整个系统不能正常运行，见文献“陆婉泉,林鹤云,韩俊林.永磁同步电机的扰动观测器无位置传感器控制[J].中国电机工程学报,2016,36(5):1387-1394.”。目前，现有的技术主要分为两类，第一类是利用霍尔传感器、光电编码器及旋转变压器等传感器检测电机转子位置，但是这种方法成本高、体积大，见文献“鲁文其,胡育文,杜栩杨,等.永磁同步电机新型滑模观测器无传感器矢量控制调速系统[J].中国电机工程学报,2010,30(33):78-83.”。第二类是无传感器控制技术，这种技术算法复杂，难以实际应用，见文献“王丽梅,郑建芬,郭庆鼎.基于高频信号注入法的永磁同步电机无传感器控制[J].沈阳工业大学学报,2004,26(6):648-650.”。

综上所述，现有的文献和专利在永磁同步电机转子位置检测的方法上无法兼顾降低成本、减小体积且简化算法的要求。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于MEMS惯性器件的永磁同步电机转子位置检测方法，能够针对永磁同步电机转子位置进行实时检测。

技术方案

一种基于MEMS惯性器件的永磁同步电机转子位置检测方法，其特征在于：将3轴加速度计和3轴陀螺仪的MEMS惯性器件安装在永磁同步电机转子转轴上，使得MEMS惯性器件加速度计的x轴与转子转轴轴心重合；转子位置检测步骤如下：

步骤1：在k时刻测得MEMS惯性器件y轴加速度为aacy(k)，z轴加速度为aacz(k)，测得MEMS惯性器件绕x轴旋转的角速度为gyrox(k)，指定逆时针为正，设置aacy、aacz、gyrox的采样周期为T；

步骤2：当电机处于某一初始位置静止时，若gyro(k)＝0，电机转子的初始位置θ₁为：

步骤3：当电机运转时，k时刻前一个周期T内的转子位置增量Δθ(k)为：

Δθ(k)＝gyrox(k)·T

步骤4：则电机在运行过程中的位置角θ为：θ(k)＝θ(k-1)+Δθ；

电机转子机械位置范围为0～2π，当θ(k)>2π，则：θ(k)＝θ(k)-2π。

当gyro(k)＝0时，电机为静止状态，测得电机初始位置之后，电机开始转动，认为k＝1时刻为电机开始转动，则：

有益效果