[发明专利]一种无位置传感器永磁同步电机转子位置检测方法

摘要

本发明涉及一种无位置传感器永磁同步电机转子位置检测方法，采用信号处理的方法对三相绕组反电势的变化过程进行数字处理，提取出电机旋转过程中反向电动势的某些相对稳定的特征位置，诸如零点与极值点，得到位置特征点，对处于特征点之间的转子位置信息采用扩展卡尔曼滤波方法估计，最终得到转子的准确位置。该方法数据采集方便，计算量小，实时性好，适用于多种电机控制器实现。

主权项

1.一种无位置传感器永磁同步电机转子位置检测方法，其特征在于步骤如下：/n步骤1：当电机从速度开环、电流闭环的启动状态切换到速度、电流双闭环的运行状态，通过电流传感器采集电机三相绕组电流，计算电机的三相反向电动势U、V、W分别为：/n /n式中，D_A、D_B、D_C分别是控制三相桥臂的PWM信号的占空比，U_d是施加到绕组上驱动电压，i_A、i_B、i_C是相电流，R_o是绕组的等效直流电阻；/n步骤2：通过三相反电动势A、B、C、A-B、B-C、C-A与电角度轴的交点将电角度轴分割为30度等长的12个区间，在一个电周期内得到12个准确的转子位置的特征点，对处于特征点之间的转子位置信息采用扩展卡尔曼滤波方法估计；/n步骤3：由电流传感器采样定子电流，一方面通过dq变换输入到电流控制器，另一方面输入到速度-位置观测器中由反电势计算得到转子位置和速度，再分别输入到坐标变换和速度控制器中，构成空间矢量双闭环控制系统；/n永磁同步电机在α、β坐标系下的电压方程为：/n /n式中，i_α、i_β为电流在α、β轴上的分量，ω_e是转子旋转的电角速度、θ_e是转子旋转的电角度；/n状态方程为：/n /n其中，R_s为电机相电阻，L_s为电机相电感，λ_r为电机转子永磁体磁链，N_p是电机的极对数，ω_r是电机转子的角速度；/n步骤4：选取状态变量、输入矢量、输出矢量为：x＝[i_α i_β ω_r θ_e]^T，u＝[u_α u_β]^T，y＝[i_αi_β]^T；/n设系统的采样周期为T_c，对公式(2)和(3)进行线性化和离散化得到：/n /n其中，v_k是测量噪声，w_k是过程噪声，状态转移矩阵和测量矩阵分别为：/n /n /n步骤5：扩展卡尔曼滤波器的输入为经过Clark变换得到的i_α、i_β和经过Park逆变换得到的u_α、u_β，输出为永磁同步电机的转子位置角和转速。/n