[发明专利]提高三级式同步电机转子初始位置检测精度的方法

说明书

本发明涉及一种提高三级式同步电机转子初始位置检测精度的方法，给三级式同步电机的主发电机励磁绕组施加励磁电压，采集三相电流响应曲线的最大值，检测i_d'响应数据点最大值所处的位置，将其作为d轴正方向所处的位置；对i_d'进行平移，采用三阶傅里叶拟合平移后的i_d”数据点，检测出i_d”数据点最大值所处的位置Y°；则d轴正方向与定子a相之间相差的电角度为Y°‑X°，根据初始角为使永磁体的d轴与定子绕组a相轴线对齐而旋转的电角度得知转子的初始位置。优越性：解决了零位附近定位不准的问题。将i_d'响应数据点最大值所处的位置平移到最佳拟合精度处，能显著提高定位精度。

技术领域

本发明属于同步电机控制技术领域，涉及一种提高三级式同步电机转子初始位置检测精度的方法。

背景技术

三级式同步电机矢量控制的实现离不开一项很重要的技术，那就是对于转子位置的实时检测。只有精准地检测出转子的位置，才能够施加正确的电压矢量实现矢量控制。如果转子位置检测得不够准确，很可能会导致系统施加错误的电压矢量，使电机输出转矩下降，甚至可能会导致电机转子反转。

由于旋转变压器在安装时会不可避免地存在安装误差，此安装误差会导致旋转变压器检测出的转子位置与真实位置存在偏差，继而导致矢量控制效果大打折扣。所以在安装好旋转变压器之后，应该设法检测出真实的转子位置，得到安装误差，将此安装误差输入到控制器中，就可以利用旋转变压器实时地得到正确的转子位置。

目前同步电机转子初始位置的检测方法大致上可分为以下两类：

(1)预定位法。通过施加特定角度的电压矢量，使同步电机转子的d轴正方向旋转至同步电机定子的A轴，从而确定电机转子的初始位置。采用该方法时，需要让电机的负载为轻载或者空载才能保证转子检测精度。而且采用该方法定位时，电机的转子位置可能会发生变动。在某些场合，同步电机转子端的负载始终较大，并且不允许反转，此时上述方法就无法满足要求。

(2)利用同步电机的凸极特性。利用三级式同步电机主发电机的凸极特性，使用脉冲电压注入法获取360°电角度范围内的三相电流响应值，并对电流数据进行坐标变换处理，最后使用傅里叶级数拟合变换之后得到的响应电流曲线，从而有效地滤除励磁电流脉动的干扰，提高转子初始位置检测的精度。但是当转子初始位置处于定子的a相附近时，由于d轴正方向附近的数据点过少，在此利用傅里叶拟合得到的拟合曲线无法很好地反映出数据点的变化规律，傅里叶拟合的效果会大打折扣，故转子初始位置检测的精度较差。所以要想提高该检测方法的可靠性，需要对傅里叶拟合的算法加以改进。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种提高三级式同步电机转子初始位置检测精度的方法。

技术方案

一种提高三级式同步电机转子初始位置检测精度的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：给三级式同步电机的主发电机励磁绕组施加励磁电压；

步骤2：以定子的a相为起点，设置每隔5°电角度施加幅值恒定的电压矢量脉冲。电压脉冲矢量的幅值为18.4V，一共施加360°电角度，一个检测周期内共有72个数据点；

步骤3：采集三相电流响应曲线的最大值：将所施加的脉冲电压矢量u的方向定义为d'轴正方向，将电流数据从三相静止坐标系变换到两相旋转d'q'坐标系，得到d'轴电流响应值i_d'；

步骤4：检测i_d'响应数据点最大值所处的位置，将其作为d轴正方向所处的位置；