[发明专利]一种基于正反序列谐波注入的电机转子初位估计方法

说明书

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种基于正反序列谐波注入的电机转子初位估计方法。

背景技术

要精确控制永磁同步电机的运动状态，需要知道电机实时的转子位置信号，因此传统的永磁电机一般采用附加的位置传感器，用来检测转子位置。然而采用位置传感器不仅增加了成本和电机结构的复杂性，而且在某些高温、高压或者强腐蚀性环境中，位置传感器会降低系统的可靠性或者传感器无法正常工作。因此，实现永磁同步电动机的无位置传感器控制已成为近年来永磁电动机控制技术发展的重要方向之一。目前，永磁电动机的无位置传感器控制大多采用反电势检测法、高频电压注入法或磁链观测器方法等。

公开号为CN1286525的专利公开了一种通过检测反电势过零点的方法用来确定转子位置，其抗干扰能力强，位置检测精确，但是只能检测到反电势过零点的几个特殊位置。又如公开号为CN101534088的专利公开了一种转子位置的确定方法，其通过注入高次谐波分量，经过复杂的处理电路而得出转子位置信号，但其抗干扰能力较弱，同时由于所提取的高次谐波量较小，对信号处理电路的要求较高，且结果也存在较大的误差。

近年来利用磁链观测器原理检测转子位置信号的方法得到了很大的发展，其主要优势在于能够得到连续的转子位置信号，对矢量控制、直接转矩控制等高级算法而言，这是非常重要的。与谐波注入法相比，磁链观测器方法不需要复杂的调理电路就能得到相对精确的转子位置角，电路的抗干扰能力也得到提高。但现有的永磁电机磁链观测器主要基于定子静止坐标系，如公开号为CN202059359U和CN102340278A中所公开的方法，都是经过运算将定子磁链中永磁体磁链分量解算出来，从而可以计算得到连续的转子位置信号。这种方法在电机的无位置传感器控制技术领域应用较为广泛，且技术也较为成熟，但是计算过程中的中间量均为交流量，对处理器的计算速度和精度要求都比较高，容易受中间环节滤波器幅频特性和相频特性影响。这种算法对隐极永磁电动机而言，计算过程相对较为简单，且容易实现，中间计算环节也可以简化，但是对于凸极电机，计算过程中需要预先粗略估算转子位置，然后对估算值进行校正，由此大大增加了计算量，并且增大了观测结果的误差，同时计算过程所需时间增加，使得控制系统的动态性能变差。磁链观测器在中间过程中为了消除电磁干扰引入的噪声的影响，一般会适当加入一些滤波器，这些滤波器会对这种原理的观测器观测所得到的转子位置信号造成不同程度的误差，并且随着负载和转速的不同而产生不同程度的误差。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于正反序列谐波注入的电机转子初位估计方法，能够更加准确、快速稳定的测得转子的初始位置。

一种基于正反序列谐波注入的电机转子初位估计方法，包括如下步骤：

（1）向电机定子绕组注入幅值为V_c角频率为w_c的正向谐波电压；经静止α-β坐标系变换至同步旋转d-q坐标系，得到正向谐波电压在同步旋转d-q坐标系下的电压矢量V_dq；

（2）根据电压矢量V_dq，计算求得电机定子电流在同步旋转d-q坐标系下的电流矢量I_dq；

（3）经同步旋转d-q坐标系变换至静止α-β坐标系，得到定子电流在静止α-β坐标系下的电流矢量I_αβ；

（4）从电流矢量中提取出电流负序分量对电流负序分量依次进行低通滤波以及旋转解调得到电流负序分量

（5）根据电流负序分量通过以下关系式反正切计算得到负序相位θ₁；