[发明专利]一种检测永磁同步电机转子初始位置的电流包络线法

摘要

一种检测永磁同步电机转子初始位置的电流包络线法，属于永磁同步电机控制领域。向永磁同步电机估算两相旋转坐标系注入脉振高频电压信号，控制估算坐标系以一低频频率旋转，提取交轴电流响应正包络线零值处所对应的低频旋转位置给定值获取转子初始位置的初次估算值，提取直轴电流响应正包络线最大值处所对应的低频旋转位置给定值来获取永磁体的正方向，经过位置补偿后获得电机转子初始位置。本发明能适用于表贴式永磁同步电机和内置式永磁同步电机，仅需注入一次电压信号，无需使用滤波器、积分器等环节且检测方法不依赖电机参数，实现简单快速。

主权项

1.一种检测永磁同步电机转子初始位置的电流包络线法，其特征在于：该方法的检测系统包括检测控制器(1)、电压源逆变桥(2)、永磁同步电机(3)、相电流传感器(4)；检测控制器(1)输出的PWM信号送到电压源逆变桥(2)；电压源逆变桥(2)交流侧与永磁同步电机(3)的三相绕组连接；相电流传感器(4)检测永磁同步电机(3)的相绕组电流，其输出的信号送到检测控制器(1)；检测控制器(1)包含：帕克逆变换模块(5)、PWM模块(6)、克拉克变换模块(7)、派克变换模块(8)、正包络线提取模块(9)、磁极正方向判断模块(10)、初始位置初值检测模块(11)、位置补偿模块(12)、误差补偿模块(13)；PWM模块(6)的输入为帕克逆变换模块(5)的输出，生成的PWM控制信号由检测控制器(1)输出到电压源逆变桥(2)；克拉克变换模块(7)输入为相电流传感器(4)的输出电流信号，输出作为派克变换模块(8)的输入；帕克逆变换模块(5)实现估算两相旋转坐标系到两相静止坐标系的变换，其中，估算两相旋转坐标系的直轴与两相静止坐标系的α轴的夹角为低频旋转位置给定角度θ′，变换方程为式中uα和uβ为两相静止坐标系α轴和β轴的电压矢量，ud′和uq′分别为估算估算两相旋转坐标系直轴和交轴的电压矢量，帕克逆变换模块(5)的输入为如下信号式中Um为注入的脉振电压幅值、ωh为脉振角速度；派克变换模块(8)为两相静止坐标系到估算两相旋转坐标系的变换，其变换方程为式中id′和iq′为估算两相旋转坐标系直轴和交轴电流响应、iα和iβ两相静止坐标系α轴和β轴的电流响应；帕克逆变换模块(5)和派克变换模块(8)中的θ′通过人为给定，给定值为θ′＝ωlt，ωl为低频旋转角速度、t为当前时刻；正包络线提取模块(9)实现交直轴电流响应正包络线的提取，交轴和直轴电流响应正包络线用和表示，其表达式为式中θ为永磁同步电机转子初始位置、Z_q和Z_d为电机的交轴和直轴阻抗，分别为电机的均值阻抗和差值阻抗，交直轴电流响应正包络线是通过采集每个高频周期内交直轴电流响应的最大值，经过零阶保持后得到；磁极正方向判断模块(10)通过检测直轴电流响应正包络线的最大值时刻对应θ′值，实现永磁体磁极正方向的判断，永磁体磁极正方向位置θ_d＝θ_max1，θ_max1为取得最大值时刻的θ′值；初始位置初值检测模块(11)通过检测交轴电流响应正包络线取零值时刻对应的θ′值，实现转子初始位置的初次估计，转子初始位置初值θ_q＝θ₀，θ₀为时刻的θ′值；位置补偿模块(12)联立磁极正方向位置θd及初始位置的初值θq，做如下位置补偿后获得转子初始位置估算值θe：当θd＝θq时，θe＝θq；当θ_d>θ_q时，若则θ_e＝θ_q；若则若则θ_e＝θ_q+π；若则当θ_d<θ_q时，若则θ_e＝θ_q；若则若则θ_e＝θ_q‑π；若则