[发明专利]永磁同步电机的直轴判断方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机的直轴判断方法，采用脉振高频电流注入法构建转子闭环系统，获取直轴电压响应；记录直轴电压响应在注入电流信号相位为时的幅值；比较两个幅值大小，判断直轴正方向，得到直轴正方向判断后的补偿值。本发明在判断直轴正方向过程中，注入的电流始终为正弦高频信号，无需注入正负脉冲等其它形式的信号，简化估计过程；对电机运行无影响，结构简单，可靠性高，降低操作的复杂性，简化初始位置估计过程。

技术领域

本发明涉及电机领域，特别是一种永磁同步电机的直轴正方向判断方法。

背景技术

正常情况下，由于表贴式永磁同步电机转子结构设计的独特性，导致它的转子不存在结构上的凸极性，这对旋转高频信号注入法的应用带来了限制。但当人为利用逆变电路在两相同步旋转坐标系中，在电机的基波中注入高频正弦信号后，此时表贴式永磁同步电机的直轴磁路发生变化，以致电机的交、直轴电感不再相等，这种现象被称之为定子电感的非线性饱和特性。同时由于电机转子是静止的，无法通过检测电机反电势来估计转子初始位置。

刘颖,周波,李帅,等.转子磁钢表贴式永磁同步电机转子初始位置检测[J].中国电机工程学报,2011,31(18):48-54.在估计转子同步旋转坐标系的直轴注入高频正弦电压信号，检测交轴高频电流响应并建立位置估计闭环得到转子位置的初次估计值。再在估计的直轴方向注入正负电压脉冲，利用正负电流作用下直轴等效时间常数的不同判断直轴正方向，这类方法在初始位置估计全过程中需注入两种类型的信号，实现比较复杂。磁极正方向判断过程需要注入正负电压脉冲再比较电流响应衰减到0所用的时间，这也需要花费一定的时间。刘颖,周波,赵承亮,等.基于脉振高频电流注入SPMSM低速无位置传感器控制[J].中国电工技术学报,2012,7(27):139-145.首次采用脉振高频电流注入法实现SPMSM转子位置估计，但是没有提及如何对直轴正方向进行判断。

根据现有文献查阅的情况，目前还没有文章专门针对脉振高频电流注入法中的直轴正方向判断展开研究。

发明内容

本发明针对永磁同步电机结构复杂的特点，在高频电流注入的方法下，提出了一种永磁同步电机的直轴判断方法，无需注入正负脉冲等其它形式的信号，简化估计过程；对电机运行无影响，结构简单，可靠性高，降低操作的复杂性，简化初始位置估计过程。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种永磁同步电机的直轴判断方法，包括如下步骤：

步骤一、采用脉振高频电流注入法构建转子闭环系统，获取直轴电压响应；

步骤二、记录直轴电压响应在注入电流信号相位为π/2、3π/2时的幅值；

步骤三、比较两个幅值大小，判断直轴正方向，得到直轴正方向判断后的补偿值。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

(1)本发明在判断直轴正方向过程中，注入的电流始终为正弦高频信号，无需注入正负脉冲等其它形式的信号，简化了估计过程；

(2)由于不用注入正负脉冲电压，减少了转子初始位置估计的时间，同时因不需要检测响应电流信号的峰值，所以对采样电路的精度要求不是很高，减少硬件成本。

(3)本发明记录d轴电压响应在注入电流信号相位为π/2和3π/2时的电压幅值，通过比较幅值大小判断d轴正方向，该过程在一个注入电流信号的周期内即可完成，缩短了d轴正方向判断过程所需时间。

(4)本发明d轴判断方法非常适合高频电流注入法，对电机运行无影响，结构简单，可靠性高，降低了操作的复杂性，简化了初始位置估计过程。

附图说明

图1为直轴正方向判断的信号提取与调制过程的原理框图。

图2为表贴式永磁同步电机转子基于高频电流注入法的转子闭环控制框图。