[发明专利]一种具有快速动态特性的永磁同步电机转子位置估算方法

权利要求书

1.一种具有快速动态特性的永磁同步电机转子位置估算方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：在αβ静止坐标系下，电机静止时，首先向α轴注入周期为T_h、正负占空比对称且幅值为U_h的高频方波信号，即V_h＝(-1)^kU_h k＝0,1,2...，在每个方波高电平和低电平结束时采集定子三相电流，记为i_ah、i_bh、i_ch，将其经Clark变换到静止坐标系，得到i_{α_αh}、i_{α_βh}；对信号i_{α_αh}、i_{α_βh}分别乘以(-1)^k进行信号调制，解调后的电流信号记为i_{α_αh1}、i_{α_βh1}，得：

其中：L₁＝(L_q+L_d)/2，L₁＝(L_q-L_d)/2，θ_r0为零速静止状态时转子初始位置；

之后，停止向α轴注入高频方波信号，并在相同的静止条件下，向β轴注入周期为T_h、正负占空比对称且幅值为U_h的高频方波信号V_h＝(-1)^kU_h k＝0,1,2...，在方波高电平和低电平结束时采集定子三相电流，其经Clark变换到静止坐标系，得到i_{β_αh}、i_{β_βh}；对信号i_{β_αh}、i_{β_βh}分别乘以(-1)^k进行信号调制，解调后的电流信号记为i_{β_αh1}、i_{β_βh1}，得：

将i_{α_αh1}与i_{β_βh1}求和得到与不含转子位置信息的直流量i_dc；将i_{α_βh1}与i_{β_αh1}求和、将i_{α_αh1}与i_{β_βh1}作差得到与初始位置相关且幅值加倍的两个直流量，分别记为

采用上式得到直流分量i_dc，之后只向α轴注入高频信号，并根据得到的直流分量计算得到只含有转子位置信号的包络，并经外差法和锁相环，得到不含有磁极极性的转子位置信息

步骤2：当时，在+α轴注入幅值为U_h1的脉冲方波，在脉冲方波注入结束时刻，对三相电流采样，并进行Clark变换，得到此时在α轴的响应电流i_α+；之后只向-α注入相同幅值和脉宽的脉冲方波，对三相电流采样，并进行Clark变换，得到此时在-α轴的响应电流i_α-；对比两次响应电流，若|i_α+|＞|i_α-|，则转子初始位置反之

当时，在+β轴注入幅值为U_h1的脉冲方波，在脉冲方波注入结束时刻，对三相电流采样，并进行Clark变换，得到此时在β轴的响应电流i_β+；之后只向-β注入相同幅值和脉宽的脉冲方波，在脉冲方波注入结束时刻，对三相电流采样，并进行Clark变换，得到此时在-β轴的响应电流i_β-，对比两次响应电流，若|i_β+|＞|i_β-|，则转子初始位置反之

当时，在+α轴注入幅值为U_h1的脉冲方波，在脉冲方波注入结束时刻，对三相电流采样，并进行Clark变换，得到此时在α轴的响应电流i_α+；之后只向-α注入相同幅值和脉宽的脉冲方波，对三相电流采样，并进行Clark变换，得到此时在-αα轴的响应电流i_α-；对比两次响应电流，若|i_α+|＞|i_α-|，则转子初始位置反之

当时，在+β轴注入幅值为U_h1的脉冲方波，在脉冲方波注入结束时刻，对三相电流采样，并进行Clark变换，得到此时在β轴的响应电流i_β+；之后只向-β注入相同幅值和脉宽的脉冲方波，对三相电流采样，并进行Clark变换，得到此时在-ββ轴的响应电流i_β-；对比两次响应电流，若|i_β+|＞|i_β-|，则转子初始位置反之

步骤3：在α轴注入与步骤1中相同的高频方波信号，采用级联型纯延迟滤波器在αβ静止坐标系下对高频响应信号进行提取，高频响应信号记为i_αh、i_βh；

将上述高频方波响应信号i_αh、i_βh乘以(-1)^k进行解调，得到解调后的信号为：

之后将α轴注入时高频电流的i_αh1与2倍直流信号i_dc作差，得如下信号：

根据步骤1中得到的转子初始位置，并由外差法得到的转子位置误差经过锁相环处理，得到低速时的实时估算转子位置

2.根据权利要求1所述具有快速动态特性的永磁同步电机转子位置估算方法，其特征在于：所述步骤3中，在α轴注入与步骤1中相同的高频方波信号，还包括在β轴注入与步骤1中相同的高频方波信号，信号处理过程与在α轴注入高频方波信号时类似，均得到相应结果。