[发明专利]基于无滤波器的永磁同步电机转子初始位置辨识方法

权利要求书

1.一种基于无滤波器的永磁同步电机转子初始位置辨识方法，其特征在于，向电机定子绕组中注入高频脉振信号，采样得到三相绕组电流i_a，i_b，i_c，对三相绕组电流进行坐标变换和信号处理，得到转子位置初次辨识结果对磁极极性进行辨识，利用辨识结果进行极性补偿，得到电机转子的初始位置具体包括以下步骤：

步骤1，永磁同步电机在估计坐标系中的估计直轴和估计交轴注入高频脉振电压信号，如下式所示：

其中V_h为高频脉振信号电压幅值，ω_h为信号频率，t为注入高频信号时间；

步骤2，将采样得到的三相定子绕组电流i_a，i_b，i_c变换到估计坐标系中，得到估计直轴电流和估计交轴电流其中估计直轴与直轴a的角度差为

获取估计坐标系响应电流和包括以下步骤：

步骤2.1，将三相定子绕组电流i_a，i_b，i_c变换到估计坐标系变换表达式如下：

步骤3，将估计坐标系电流和进行运算，通过锁相环得到转子位置初次估计值所述转子位置初次估计值获取方法分为以下步骤：

步骤3.1，根据估计直轴电流和估计交轴电流对估计坐标系电流进行处理，利用估计直轴的电流信号去除估计交轴电流信号得到转子位置误差信号f_Δθ，具体方法如下：

其中k为转子位置误差信号的幅值，Δθ为转子实际位置θ与转子位置初次辨识值之差，即

步骤3.2，将转子位置误差信号f_Δθ作为PI调节器的输入，PI调节器表示如下：

其中，s为拉普拉斯算子，k_p为比例项系数，k_i为积分项系数；

步骤3.3，调节k_p和k_i，使转子位置误差信号f_Δθ收敛到0，PI调节器的输出为电机转速估计值；

步骤3.4，将电机转速估计值作为积分器的输入，积分器表示为：

步骤3.5，积分器的输出即为转子位置初次估计值

步骤4，利用磁路饱和效应对转子N极和S极磁极极性进行辨识，对转子位置初次估计值进行磁极补偿，获得电机转子的初始位置辨识值

所述的利用磁路饱和效应对转子N极和S极磁极极性进行辨识方法包括以下步骤：

步骤4.1，向转子位置初次辨识值方向注入直流偏置信号和高频脉振信号的混合信号；

步骤4.2，由高频响应电流幅值计算电感值计算表达式如下：

步骤4.3，向转子位置初次辨识值方向的反方向注入直流偏置信号和高频脉振信号的混合信号；

步骤4.4，由高频响应电流幅值计算电感值表达式与步骤4.2中相同；

步骤4.5，通过两次计算的电感值判断磁极极性，如果则不需极性补偿，如果则需要对磁极极性进行π角度补偿。

2.根据权利要求1所述的无滤波器的永磁同步电机转子初始位置辨识方法，其特征在于，所述步骤1中注入的所述高频脉振电压信号时的估计直轴的位置是随机的，并设定估计直轴初始位置为0°。

3.根据权利要求2所述的无滤波器的永磁同步电机转子初始位置辨识方法，其特征在于，所述步骤1中注入的高频脉振信号的幅值为60V，频率为400Hz。

4.根据权利要求1所述的无滤波器的永磁同步电机转子初始位置辨识方法，其特征在于，所述步骤2.1中坐标变换利用的角度为转子位置初次估计值并且在初次计算时，其值为0°。

5.根据权利要求1所述的无滤波器的永磁同步电机转子初始位置辨识方法，其特征在于，所述步骤4.1和4.3中，注入的直流偏置信号通过设定d轴电流给定值i_d实现，其值为20A。

6.根据权利要求5所述的无滤波器的永磁同步电机转子初始位置辨识方法，其特征在于，所述步骤4.1和4.3中，注入的高频脉振信号的幅值为30V，频率为400Hz。