[发明专利]一种高频注入法检测永磁同步电机转子位置的补偿方法

说明书

本发明公开了一种高频注入法检测永磁同步电机转子位置的补偿方法，所述的高频注入法包括PI调节器，所述的PI调节器的输入为经过补偿的k时刻的电机转子位置角的估算误差e(k)’，所述的PI调节器的输出为k时刻的电机转子位置估算角θ(k)’，其中，通过所述的补偿来降低k时刻的电机转子位置角的估算误差e(k)；本发明可明显减少高频注入法的检测延迟问题，有效改善了采用高频注入法检测永磁同步电机转子位置的精度，明显提高整个高频注入法检测系统的静态和动态运行性能，同时本发明的补偿方法简单易于控制，不需要增加硬件设施投入，适合进行规模化推广应用。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机控制转子位置检测领域，具体涉及了一种高频注入法检测永磁同步电机转子位置的补偿方法。

背景技术

永磁同步电机因其具有效率高、体积小、噪音小等优点，因此被广泛应用于家用电器、电动汽车等领域。永磁同步电机的无传感器控制技术相比传统技术省去了位置传感器，降低了硬件成本，提高了系统可靠性。

高频注入法是永磁同步电机常用的一种无传感器转子位置检测技术，具有不依赖电机反电势、对电机参数不敏感、鲁棒性强的特点，特别适合应用在电机低速运行的场合，但该方法存在较明显的转子位置检测误差，检测精度和稳定性较差。具体来说，检测延迟是导致转子位置检测误差、检测精度和稳定性较差的主要来源之一，引起检测延迟的因素有很多，包括硬件采样延迟，滤波算法延迟等。

为了减少高频注入法的检测延迟，改善其检测永磁同步电机转子位置的精度，已有一些改进的高频注入法技术公开：

如公开号为CN104320036A的中国专利公开了一种基于PMSM低速无位置传感器矢量控制系统及方法，通过实时检测注入的高频电压正弦信号到定子端电流的过程中引起相位延迟角，对调理信号相位角实时补偿，使由高频注入法实现的永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统的稳态误差和系统稳定性得到提高。该技术考虑了采样延迟和滤波延迟原因而进行了动态补偿。

如公开号为CN105450125A的中国专利公开了一种旋转高频电压信号注入法永磁同步电机转子位置估算误差补偿的方法。该方法在传统的旋转高频电压信号注入法实现位置估计的基础上，利用锁相环的原理检测高频电压注入信号的相位误差，并对其在最终转子位置估计过程中产生的位置估计误差进行直接补偿。该技术考虑了逆变器死区时间延迟和IGBT的寄生电容延迟原因而进行了动态补偿。

又如授权公告号为CN104393811B的中国专利公开了一种提高永磁同步电机转子位置检测精度的方法，该方法在传统的旋转高频电压信号注入法实现位置估计的基础上，引入高频注入信号的相位闭环控制，对其相位进行补偿，消除了由于逆变器死区时间和IGBT的寄生电容产生的高频信号相位延迟，避免由此引起的位置检测误差。该技术同样考虑了逆变器死区时间延迟和IGBT的寄生电容延迟原因而进行了动态补偿。

再如公开号为CN105375847A的中国专利公开了一种提高永磁同步电机转子位置检测精度的方法，包括：根据向永磁同步电机的αβ坐标系上注入的两相对称高频电压得到第一时刻的一次电流的负序低频电流分量和第一时刻的二次电流的正序电流分量，采用第一因子对第一时刻的一次电流的负序低频电流分量进行处理，得到第一时刻的转子位置误差，第一因子包括：定子电阻值等，根据第一时刻的转子位置误差得到第一时刻的转子位置预估值，采用第二因子对二次电流的正序电流分量进行处理，得到第一时刻的转子磁极误差信息，根据转子磁极误差信息和转子位置预估值得到第一时刻的转子位置估计值；该技术考虑了硬件采样中电阻压降导致的延迟。

然而，这些改进技术均是考虑到硬件采样延迟、逆变器死区时间延迟、IGBT的寄生电容和滤波算法延迟而进行了改进，改进算法不仅复杂，有些改进技术还需要硬件设施投入，而且对于高频注入法存在的检测延迟问题的改善效果仍然有限。

发明内容