[发明专利]六相表贴式永磁容错轮缘推进电机零低速域转子位置检测方法

说明书

本发明公开了一种六相表贴式永磁容错轮缘推进电机零低速域转子位置检测方法包括：零速情况下转子位置检测过程：在六相永磁容错轮缘推进电机估计的d轴注入高频方波电压，检测α轴电流和β轴电流，再通过三角函数计算得到误差角度sinΔθ，最后通过PI调节器获得零速转子位置角度θ₁；低速情况下转子位置检测过程：在六相永磁容错轮缘推进电机估计的d轴注入高频正弦波电压，通过计算可以得到d轴和q轴电流中含有位置误差角度Δθ，再经过低通滤波器LPF进行滤波调制，最后将滤波调制结果输入到转子位置观测器中获得低速转子位置角度θ₂。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种六相表贴式永磁容错轮缘推进电机零低速域转子位置检测方法。

背景技术

对于六相表贴式永磁容错轮缘推进电机，获得初始位置角度是电机正常启动的前提。并且在电机正常运行时也需要实时的转子位置角度。传统的电机采用位置传感器的方法获得转子位置，但这种方法成本高、体积大且受周围环境噪声的影响很大，因此无位置传感器的研究十分有意义。目前永磁同步电机的零低速域无位置传感器控制方法比较成熟。但六相表贴式永磁容错轮缘推进电机在零低速情况下的位置检测方法还很少。基于滑膜观测器法的六相表贴式永磁容错轮缘推进电机的转子位置检测方法比较成熟，但是该方法只适用于中高速域，不适合于零低速域。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种六相表贴式永磁容错轮缘推进电机零低速域转子位置检测方法，具体包括如下步骤：

零速情况下转子位置检测过程：在六相永磁容错轮缘推进电机估计的d轴注入高频方波电压，检测α轴电流和β轴电流，通过理论分析获得α轴电流中含有转子位置信息的cosθ以及β轴电流中含有转子位置信息的sinθ，再通过三角函数计算得到误差角度sinΔθ，最后通过PI调节器获得零速转子位置角度θ₁；

低速情况下转子位置检测过程：在六相永磁容错轮缘推进电机估计的d轴注入高频正弦波电压，通过计算可以得到d轴和q轴电流中含有位置误差角度Δθ，再经过低通滤波器LPF进行滤波调制，最后将滤波调制结果输入到转子位置观测器中获得低速转子位置角度θ₂；

在六相永磁容错电机一相或几相绕组发生开路或短路故障时，低速情况下采用上述高频正弦波电压注入法得到电机故障情况下的转子位置角度θ'₂。。

进一步的，当电机在零速情况下，在估计的d轴注入高频方波电压，通过计算得到真实d轴的电压中含有的位置误差信息：

经过坐标变换以及电压与电流之间的换算关系获得α轴和β轴的微分电流：

获得α轴电流中含有转子位置信息的cosθ以及β轴电流中含有转子位置信息的sinθ：

通过三角函数公式计算角度差，当角度误差近似为0时，sinΔθ≈Δθ，此时ε≈Δθ，通过PI调节器获得转子初始位置角度；

当电机在低速情况运转下，在估计的同步旋转坐标系的d轴注入高频电压信号：

经过坐标变换以及电压与电流之间的换算关系计算获得d轴和q轴的电流：

通过检测同步旋转坐标系q轴电流信号，将高频信号滤去，保留包含转子位置估计误差角在内的低频信号，经过滤波器滤波后得到转子位置观测器输入信号。