[发明专利]电机动子磁极初始位置辨识系统及方法

说明书

本发明提供了一种电机动子磁极初始位置辨识方法及系统，所述方法包括以下步骤：根据所述电机的电机参数计算第一电压幅值；将所述第一电压幅值分别与多个位于同一电周期的电压相位角组成多个第一电压矢量后，分别注入所述电机的线圈，并分别采样所述电机的线圈获得多个第一电流响应峰值；根据所述多个第一电流响应峰值获得多个磁极辨识位置，并从所述多个磁极辨识位置中选择一个作为动子磁极初始位置。本发明通过将同一电周期内多个幅值相同、相位角不同的电压矢量注入电机的线圈，并根据响应电流计算获得动子磁极初始位置，可大大提高磁极辨识精度和可靠性。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，更具体地说，涉及一种电机动子磁极初始位置辨识系统及方法。

背景技术

直驱直线电机(Direct DriverLine，DDL)，是一种将电能直接转化为直线运动机械能，而无需其他任何转换机构的装置。根据结构形态，直驱直线电机既可以为“动初级”，又可以成“动次级”，通常将可动部件成为“动子”，固定部件称为“定子”。直驱直线电机具有推力强、损耗低、时间常数小、响应快等特点，同时，省去了传统旋转电机实现直线运动所必须的中间传动环节，使得伺服性能和加工效率大大提高。

实际应用中，直驱直线电机一般采用增量型光栅尺作为位置反馈元件，并且，为了实现对直驱直线电机的矢量控制，必须获得动子初始位置信息。一旦初始位置信息辨识结果有误，会造成无法启动，甚至反向运行飞车。而由于直驱直线电机特有的直线直驱运动方式，飞车带来的影响远比旋转运动恶劣。

目前一般采用微动法、预定位法和信号注入法等获取动子初始位置信息。

预定位法通过直接向直驱直线电机施加既定位置的电流空间矢量，并不断加大矢量幅值，使动子在电磁力的作用下发生位移并被约束于施加矢量的空间位置。预定位法虽然简单，但是存在以下两个问题：(1)磁极辨识过程中运动距离偏大，最大为二分之一极距(N-S)，一般为厘米级别；(2)无法在所有应用场合有效区分施加矢量的既定位置和与既定位置偏离180°电角度位置(例如，施加矢量既定位置为0°，而动子初始位置恰好处于180°电角度处时，预定位法无法区分)，易造成反向运行飞车。

微动法在一定程度上改善了预定位法的上述不足，其通过尝试施加不同位置的电流空间矢量，并根据编码器反馈信息估计动子初始位置，不断迭代，直至控制坐标系收敛到动子初始位置。微动法的辨识过程中，运动距离一般为mm级别，但是逻辑复杂。同时，在摩擦力较大、负载较大等场合，微动法的辨识过程容易受到干扰，也就是抗扰性和鲁棒性不好。另外，微动法不适用于使用垂直轴的场合的应用。

信号注入法分为脉冲电压注入法和高频电压注入法，其中脉冲电压注入法，为向电机绕组注入特定的脉冲电压串，根据响应电流特征，确认磁极位置；高频电压注入法，提供的激励信号为高频正弦形态，根据高频电流响应二次项提取磁极位置。但电压注入法存在注入电压的幅值选择问题，幅值过大容易引起电机振动；幅值过小，电流响应信噪比低，而滤波会引入信号延迟或者信号失真，容易造成磁极误判。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述直驱电机初始位置辨识存在误判、控制逻辑复杂的问题，提供一种新的电机动子磁极初始位置辨识系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种电机动子磁极初始位置辨识方法，包括以下步骤：

根据所述电机的电机参数计算第一电压幅值；

将所述第一电压幅值分别与多个位于同一电周期的电压相位角组成多个第一电压矢量后，分别注入所述电机的线圈，并分别采样所述电机的线圈获得多个第一电流响应峰值；

根据所述多个第一电流响应峰值获得多个磁极辨识位置，并从所述多个磁极辨识位置中选择一个作为动子磁极初始位置。

在本发明所述的电机动子磁极初始位置辨识方法中，所述根据所述电机的电机参数计算第一电压幅值包括：