[发明专利]多极电机转子绝对位置无传感器控制方法

说明书

本发明公开了多极电机转子绝对位置无传感器控制方法，基于双定子电机结构，限定两个电机单元的极对数p1和p2满足互质且|m×p1‑n×p2|＝1的条件，将双定子电机在一个机械周期内的对应关系限定为无重复性，从而能够根据这种无重复性的对应关系计算得到转子绝对角度位置观测值θ_m，进而能够根据转子绝对角度位置观测值θ_m推导出控制功率电路的两路开关信号S₁和S₂，使得功率电路采用该两路开关信号S₁和S₂来驱动双定子电机，实现了一种无需额外安装位置传感器，仅通过逆变器的电压、电流等已知信息辨识得到转子绝对角度位置的方法，具有低成本、高集成度和高可靠性等优点。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体地说，是涉及一种多极电机转子绝对位置无传感器控制方法。

背景技术

现代数控机床、智能家电以及机器人等高端装备要求电机驱动系统具备转子绝对角度位置(亦称机械角度位置)检测能力。

不同于常规的转子相对角度位置(亦称电角度位置)检测既可通过位置传感器、亦可通过无位置传感器控制实现，由于电机内部电磁结构的周期对称性，目前电机转子的绝对角度位置必须通过绝对式位置传感器检测。然而，绝对式位置传感器价格昂贵，编码和信号传输方式复杂，而且安装位置传感器占用电机轴向空间，降低了系统的功率密度、集成度和可靠性。

目前关于转子绝对角度位置无传感器控制的研究中，韩国首尔大学有少量公开的技术方案，其通过改造电机定、转子结构，人为制造机械周期的不对称性，并在定子中附加检测绕组，结合高频电压注入法辨识机械周期的不对称性，进而得到转子绝对位置。然而，人为制造电机机械周期不对称性的同时，绕组电感和反电势谐波也相应增大，带来转矩脉动和振动噪声等新问题，难以在电机性能和绝对位置检测精度之间权衡。而且，附加的检测绕组占用了定子空间，不利于提高功率密度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多极电机转子绝对位置无传感器控制方法，基于双定子电机结构，以限定两个电机单元极对数关系的手段提高电机系统控制维度，构造关于转子位置角度的满秩系数矩阵，仅通过逆变器的电压、电流等已知信息得到转子绝对位置，无需额外安装位置传感器，无需人为制造机械周期的不对称性，在实现无位置传感器控制同时也不会对电机性能造成不良影响，有助于提高电机系统的功率密度、集成度和可靠性。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：