[发明专利]永磁同步电机转子初始位置闭环检测方法

摘要

本发明公开了一种永磁同步电机转子初始位置闭环检测方法，属于电机控制领域。本发明方法是向电机定子绕组中注入高频电压信号，采样三相电流并变换到两相静止坐标系中；采用位置闭环收敛，从高频电流的幅值中解调出磁极位置；再对基频电流闭环控制，根据电流幅值的变化判断极性；最终得到转子初始位置。本发明方法在实施过程中转子保持静止状态，位置解调没有使用滤波器和高频角度的坐标变换，避免了滤波器和数字控制延时的影响，提高了辨识精度，实用性和可靠性高，易于工程化。

主权项

1.一种永磁同步电机转子初始位置闭环检测方法，包括向电机绕组注入高频电压信号，采样得到三相电流ia、ib和ic，从电流信号中提取转子初始位置θinit，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，向电机静止αβ坐标系中注入高频电压信号uαh、uβh，如下式所示：其中，uh为高频电压的幅值，ωh为高频电压的角频率，t表示注入高频电压信号的时间；步骤2，采样电机定子三相绕组电流ia、ib和ic，变换到静止αβ坐标系中得到iα和iβ，变换公式如下：步骤3，对位置进行闭环检测，从高频电流信号的幅值中解调出磁极位置角θmag；(1)将两相静止坐标系即静止αβ坐标系中的电流iα和iβ变换到两相旋转坐标系中，得到id1和iq1，坐标变换角度为收敛角θcon，变换公式如下：(2)分别计算i_d1和i_q1的幅值平方和计算式如下：其中，Ts为采样周期，Th为注入高频电压信号的周期、ωh为注入高频电压信号的角频率，k为采样点计数，id1(k)和iq1(k)分别表示id1、iq1的第k个电流值；(3)将作为PI调节器的输入，PI调节器的表达式G_PI(s)为：其中，s为拉普拉斯算子，kp为比例项系数，ki为积分项系数；(4)调节PI调节器的参数使得收敛到0，PI调节器的输出为磁极位置角θ_mag，收敛角θ_con与θ_mag满足如下关系：θcon＝θmag+0.25π步骤4，根据步骤3所得到的磁极位置角θmag，对基频电流闭环控制，根据电流幅值的变化，输出极性判断标志位fpol；(1)将两相静止坐标系中的电流iα和iβ变换到两相旋转坐标系中，得到id2和iq2，坐标变换角度为磁极位置角θmag，变换公式如下：(2)对基频电流闭环控制，从id2和iq2中分离出基频分量作为电流闭环的反馈值idb和iqb，电流指令值分别为idref和iqref，采用PI调节器实现反馈值无静差跟踪指令值；(3)令i_dref＝0，i_qref＝0，计算i_d2的幅值平方，记为(4)令i_dref＝0.6i_sn，i_sn为电机额定电流，i_qref＝0，再次计算i_d2的幅值平方，记为(5)若则极性判断标志位f_pol＝1，否则f_pol＝2。步骤5，若fpol＝1，转子初始位置角θinit＝θmag，若fpol＝2，转子初始位置角θinit＝θmag+π。