專利名稱：一種內置式永磁同步電機轉子磁極初始位置檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內置式永磁同步電機轉子磁極初始位置檢測方法，屬于電機控制
領域。
背景技術：
近年來，內置式永磁同步電機調速系統(tǒng)逐漸成為交流調速傳動領域的研究熱點。
究其原因，與傳統(tǒng)的異步電機相比，內置式永磁同步電機的優(yōu)點在于高效節(jié)能、功率因數
高、功率密度高、過載能力強等，內置式永磁同步電機已成為變頻調速電氣傳動系統(tǒng)的理想
選擇。按照內置式永磁同步電機轉子永磁體結構的不同，可以分為表面式和內置式兩種結
構，內置式轉子磁路結構的永磁體位于轉子內部，由于轉子磁路結構不對稱，通常定子交軸
電感大于直軸電感，這種電機結構引起的凸極性將會產生磁阻轉矩，如果通過對磁阻轉矩
進行合理控制，將有助于提高永磁同步電動機的過載能力和功率密度，其應用領域很廣泛。
目前，內置式永磁同步電機調速系統(tǒng)實際應用中，通常需要在電機軸端部安裝光
電編碼器、旋轉變壓器或者霍爾傳感器等位置檢測元件來獲取轉子的磁極位置信息，然而
位置傳感器的安裝增加了系統(tǒng)的復雜性、增加了系統(tǒng)成本、降低了可靠性，并且也限制了內
置式永磁同步電機的應用場合。因此，研究低成本、強魯棒性無位置傳感器內置式永磁同步
電機控制方法，成了交流電機控制技術領域中的研究熱點。無位置傳感器內置式永磁同步
電機控制系統(tǒng)的起動問題是一個比較棘手的問題，因為在矢量控制方式下，所能產生的最
大起動轉矩取決于所獲取轉子磁極初始位置角的準確程度，如果初始位置角誤差過大，那
么將會導致電機帶載能力受到限制，甚至出現反轉的現象。因此，對于高性能無位置傳感器
內置式永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)，轉子磁極初始位置角的準確獲取至關重要。 針對無位置傳感器內置式永磁同步電機系統(tǒng)，在保持電機靜止狀態(tài)下，獲取轉子
磁極初始位置的方法主要是利用由于轉子結構凸極性導致定子繞組直軸和交軸電感值存
在差異的特點，通過往定子繞組注入高頻電壓信號的方法來獲取。所注入高頻電壓信號可
以是旋轉式或者脈振式信號，其中基于旋轉式高頻信號更適用于具有凸極性的內置式永磁
同步電機。傳統(tǒng)最直接的方法是將所產生的高頻電流信號進行信號處理分離出負序分量，
采用外差法獲取含有轉子磁極位置誤差信息的信號，然后將該誤差信號輸入到構建的龍貝
格觀測器中，從而對轉子磁極位置進行觀測，然而龍貝格觀測器需要建立電機的機械狀態(tài)
方程，涉及到電機的轉動慣量參數，并且要對負載擾動轉矩進行觀測，而實際工作場合中很
難獲得準確的電機參數，因此實用性較差。信號注入法還需要對轉子磁極的極性進行判
斷，用于校正上述方法檢測到的磁極位置初判值，傳統(tǒng)方法通常是通過設計數字濾波器，提
取高頻電流中的二次高頻正序電流分量信號，經過信號處理來獲取含有磁極極性信息的信
號，從而判斷出轉子磁極極性，但是通常獲得用于判斷轉子磁極極性的二次高頻正序電流
信號的信噪比太低、算法過于復雜、對硬件電路要求高，實現起來比較困難，并且可靠性差、
易發(fā)生極性誤判斷，如果發(fā)生誤判斷將會導致位置檢測角存在180°左右的誤差，結果將會
使得矢量控制系統(tǒng)無法實現正常解耦控制。因此，有必要研究一種簡單、可靠、實用的內置式永磁同步電機轉子磁極初始位置檢測方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是為了解決現有基于高頻信號注入的內置式永磁同步電機轉子磁極 初始位置檢測方法存在的信號處理過于復雜、易發(fā)生極性誤判斷、實用性較差等問題，提供 了一種簡單、可靠的內置式永磁同步電機無位置傳感器轉子磁極初始位置檢測方法。
本發(fā)明的方法包括以下步驟 步驟一、采用開環(huán)控制，在被測內置式永磁同步電機的定子繞組中注入幅值為Ui、 角頻率為的三相對稱高頻旋轉電壓矢量信號，獲取轉子磁極位置初判值ejfirst)，
步驟二、停止注入三相對稱高頻旋轉電壓矢量信號，在內置式永磁同步電機的定 子繞組中先后注入兩個脈沖電壓矢量，所述兩個脈沖電壓矢量的方向分別為轉子磁極位置 初判值ee(first)方向和ee(first)+ ji方向， 兩個方向所注入的脈沖電壓矢量的幅值相同、脈寬相等，兩個方向注入的脈沖電 壓矢量的注入時間間隔為3ms 5ms， 在每次注入脈沖電壓矢量的同時，采集三相定子繞組中的電流ia2、 ib2和1。2，并將 所述三相靜止坐標系下的三相定子電流ia2、ib2和ie2轉換成兩相同步旋轉坐標系下的d軸 電流id2和q軸電流"2，其中坐標變換角為所注入電壓脈沖的矢量角， 步驟三、判斷在轉子磁極位置初判值^(first)方向注入脈沖電壓矢量時獲得的 d軸電流id2的絕對值，是否大于在轉子磁極位置初判值^(first) + Ji方向注入脈沖電壓 矢量時獲得的d軸電流id2的絕對值， 判斷結果為是，執(zhí)行步驟四，判斷結果為否，執(zhí)行步驟五，
步驟四、轉子初始位置角^ =《(_/^對)，完成轉子初始位置辨識，
步驟五、轉子初始位置角^ =《C^W) + ;r ，完成轉子初始位置辨識。
本發(fā)明的優(yōu)點 本發(fā)明采用的注入高頻信號獲取轉子磁極位置初判值的信號處理方法簡單、易 行；判斷轉子磁極極性方法可靠、實用；能夠保證在辨識過程中，保持電機處于靜止的狀 態(tài)；無需安裝位置傳感器可以對轉子的初始位置進行有效地檢測；可以廣泛地應用到內置 式永磁同步電機控制系統(tǒng)中，不需要額外硬件開銷，可以獲得較滿意的初始位置辨識精度。


圖1是本發(fā)明方法流程圖，圖2是注入高頻旋轉電壓信號獲取轉子磁極位置初判 值的原理框圖，圖3是注入脈沖電壓矢量信號判斷轉子磁極極性的原理框圖，圖4是獲取轉 子初始位置角的原理框圖，圖5是兩相同步旋轉軸系、兩相靜止軸系和三相靜止軸系的相 對關系示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一 下面結合圖1至圖5說明本實施方式，本實施方式包括以下步 驟 步驟一、采用開環(huán)控制，在被測內置式永磁同步電機的定子繞組中注入幅值為Ui、角頻率為(Oi的三相對稱高頻旋轉電壓矢量信號，獲取轉子磁極位置初判值ejfirst)，具 體方法為 步驟a、初始化轉子給定位置角gel =0， 步驟b、將所述三相對稱高頻旋轉電壓矢量信號進行極坐標系到直角坐標系的變 換，得到兩相靜止坐標系下的電壓參考量ua J和uM*，其中z4 = f/, cos叫，")=t/, sin^ ，
將所述電壓參考量uj和u"作為輸入量，采用空間矢量脈寬調制方法控制三相 逆變橋輸出三相電壓給內置式永磁同步電機， 步驟c、采集內置式永磁同步電機輸出的三相定子電流ial、 ibl和U，將獲得的三 相靜止坐標系下的三相定子電流L、iM和U轉換成兩相靜止坐標系下的a軸電流i^和 P軸電流iM， 步驟d、以"A為旋轉變換角，將兩相靜止坐標系下的a軸電流i a i和13軸電流 i e:進行旋轉坐標變換，得到兩相同步旋轉坐標系下的d軸電流idl和q軸電流iql，將d軸電 流idl進行帶通濾波獲得電流i^，將q軸電流iql進行帶通濾波獲得電流i^，然后，以"A 為旋轉變換角，對兩相旋轉坐標系下的電流idnl和iqnl進行旋轉坐標反變換，得到兩相靜止 坐標系下的a軸電流i一和P軸電流i^，將a軸電流i^與-cos(2^-叫)作乘積運
算，將P軸電流i^與-sin(2^-W)作乘積運算，把得到的兩項乘積結果相加，得到一個
誤差信號i(A e》，所述誤差信號i(A e》經PI調節(jié)后輸出轉子初始位置角A,， 步驟e、判斷是否滿足|i(A 9》I < e ，其中，e為誤差限制值，
s二0.W^《w+《。，，其中，I^為兩相靜止坐標系下的a軸電流i一的幅值，I^為兩相靜 止坐標系下的13軸電流ienl的幅值， 判斷結果為是，獲得轉子磁極位置初判值《(yk^:A，，判斷結果為否，返回執(zhí)行
步驟b。 步驟二、停止注入三相對稱高頻旋轉電壓矢量信號，在內置式永磁同步電機的定 子繞組中先后注入兩個脈沖電壓矢量，所述兩個脈沖電壓矢量的方向分別為轉子磁極位置 初判值9e(first)方向和ee(first)+ ji方向， 兩個方向所注入的脈沖電壓矢量的幅值相同、脈寬相等，兩個方向注入的脈沖電 壓矢量的注入時間間隔為3ms 5ms， 在每次注入脈沖電壓矢量的同時，采集三相定子繞組中的電流ia2、 ib2和1。2，并將 所述三相靜止坐標系下的三相定子電流ia2、 ib2和ie2轉換成兩相同步旋轉坐標系下的d軸 電流id2和q軸電流"2，其中坐標變換角為所注入電壓脈沖的矢量角， 步驟二在內置式永磁同步電機的定子繞組中先后注入兩個脈沖電壓矢量的過程
為采用脈沖電壓矢量發(fā)生器形成兩相同步旋轉坐標系的d軸給定電壓u/和q軸給定電
壓uq2*，將所述兩相同步旋轉坐標系的d軸給定電壓ud2*和q軸給定電壓uq2*轉換成兩相靜
止坐標系下的電壓參考量ua2*和Ue/，將所述電壓參考量ua2*和ue2*作為輸入量，采用空
間矢量脈寬調制方法控制三相逆變橋輸出三相電壓給內置式永磁同步電機。 步驟三、判斷在轉子磁極位置初判值ejfirst)方向注入脈沖電壓矢量時獲得的
d軸電流id2的絕對值，是否大于在轉子磁極位置初判值^(first) + Ji方向注入脈沖電壓矢


時獲得的d軸電流id2的絕對值，
判斷結果為是，執(zhí)行步驟四，判斷結果為否，執(zhí)行步驟五，
步驟四、轉子初始位置角<formula>formula see original document page 7</formula>完成轉子初始位置辨識，
步驟五、轉子初始位置角<formula>formula see original document page 7</formula>完成轉子初始位置辨識。 注明事項本發(fā)明中提及的所有角度均為電角度。
內置式永磁同步電機系統(tǒng)可以模仿直流電機的控制方法對內置式永磁同步電機
進行控制。在內置式永磁同步電機的轉子位置可知的情況下，借助坐標變換，可以轉換成等 效直流電機來控制。電機轉子初始位置角A的準確程度對于起動帶載能力有重要的影響， 本發(fā)明提出的方法就是解決獲得內置式永磁同步電機轉子初始位置角&的問題。
永磁同步電動機是交流同步電機調速系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)，參見圖5所示，取轉子永 磁體基波勵磁磁場軸線為d軸，q軸順著旋轉方向超前d軸90度，d-q軸系隨同轉子以角 速度"r一道旋轉，它的空間坐標以d軸與參考軸A相軸間的角度&來表示，規(guī)定A相所在 軸——參考軸A相軸為零度。則轉子初始位置角&為初始時的轉子磁場與參考軸A相軸之 間的夾角。參考軸A相軸與兩相靜止坐標系下的a軸重合，|3軸順著旋轉方向超前a軸 90度。 本發(fā)明分兩大部分確定轉子初始位置角&，第一部分如步驟一所述，獲得轉子磁 極位置初判值^(firt)，第二部分如步驟二至步驟三所述，判斷出轉子磁極的極性，進而
獲得轉子初始位置角&為步驟四或步驟五所述的結論。下面進行詳細說明 第一部分進行三相對稱高頻旋轉電壓矢量信號注入，參見圖2所示，在定子繞組
中注入三相對稱高頻旋轉電壓矢量信號，通過檢測三相定子電流，對三相定子電流變換到
兩相靜止坐標系，然后經過信號處理，得到含有磁極位置誤差信息的誤差信號，從而獲得轉
子磁極位置角的初判值ee (first)。 如果電機在一個極距內只有一個空間凸極，則在兩相靜止坐標系下，電機定子電 感矩陣可以表示為
<formula>formula see original document page 7</formula> 式中L。為a軸電感，Le為P軸電感丄0。 a軸和|3軸互感，可以看出電感值為
轉子位置角的三角函數<formula>formula see original document page 7</formula>為均值電感<formula>formula see original document page 7</formula>為差值電感，Ld和L,分別為直
軸電感和交軸電感。 由軟件程序產生所注入三相對稱高頻旋轉電壓矢量信號的電壓參考值，高頻電壓 矢量的給定幅值為A,給定旋轉頻率為co i，通過軟件計數器進行定時控制，可以得到高頻 旋轉電壓矢量角"it，將給定電壓矢量幅值Ui和矢量角"it從極坐標系變換到直角坐標 系，可以得到兩相靜止坐標系下的電壓參考值，分別為<formula>formula see original document page 7</formula>由于內 置式永磁同步電機具有凸極性，注入比較小幅值的高頻電壓就可以實現對轉子磁極位置角 進行辨識，所產生的高頻轉矩不足以讓電機發(fā)生轉動，因此可以保證電機在辨識過程中處 于靜止狀態(tài)。
將所述電壓參考量u。,和u"作為輸入量，采用空間矢量脈寬調制方法控制三相 逆變橋輸出三相電壓給內置式永磁同步電機，實現往內置式永磁同步電機定子繞組注入三 相對稱高頻電壓信號，電壓矢量將會在電機內產生旋轉磁場，從而產生高頻定子電流。
電流檢測環(huán)節(jié)通過電流傳感器檢測電機定子電流，采樣得到的為三相定子電流 ial、ibl和id，也可以只檢測其中的兩相，根據三相電流瞬時值和為0計算出第三相電流。然 A式(2)進行三相靜止到兩相靜止坐標系變換
后按么、 由于內置式永磁同步電機轉子結構具有凸極性，所注入的高頻電壓將會在定子繞 組上激勵出含有磁極位置角信息的高頻電流分量，高頻電流在兩相靜止坐標系下的表達式 為
<formula>formula see original document page 8</formula>式中Ipl和Inl分別為高頻電流正、負序分
(4)
的幅值，其中；= 所產生的高頻電流中含有轉子磁極位置信息，通過轉子磁極位置辨識環(huán)節(jié)對定子 電流進行信號處理可以得到轉子磁極位置初判值，所檢測到的位置為轉子磁極的N極或者 S極的位置，具體信號處理過程如下 先以"^為旋轉變換角，對采集到的a軸電流i a i和13軸電流i M進行旋轉坐標 變換，得到兩相同步旋轉坐標系下的d軸電流
和q軸電流
COS —
sin , cos叫
^，變換公式如式(5)所示
(5) 再將兩相同步旋轉坐標系下的d軸電流idl和q軸電流iql分別進行帶通濾波后，得 到只含有轉子磁極位置信息的電流信號idnl和i,m，接著以"it為旋轉變換角，對兩相旋轉 坐標系下的電流i^和i一進行旋轉坐標反變換，得到兩相靜止坐標系下的a軸電流 e^，變換公式如式(6)所示
和P軸電流
cos fy,Y
一 sin似
sin似 cos加
(6)
將得到的電流i
一 Vi _
與-cos(2^-w/)作乘積運算，0軸電》
-0nl
與-sin 2《廣，
8作乘積運算，把兩項乘積結果相加，得到一個含有轉子磁極位置信息的誤差信號i(A e e)，
表達式為<formula>formula see original document page 9</formula>(7) 在磁極位置辨識誤差比較小的情況下，i ( a e e)可以近似等效與a e e成正比， 將i ( a e》作為誤差量進行pi調節(jié)，經過比例和積分調節(jié)輸出為轉子磁極位置的辨識值， 通過進行Pi調節(jié)將誤差信號i(A e》調節(jié)到小于誤差限制值e的時候，辨識值也將收 斂到轉子磁極的實際位置，將此時輸出的&i賦值給e e (first)，獲得轉子磁極位置初判值 《C/ r^)-3a，此時，ejfirst)指示的磁極可能是N極，也可能是S極，即轉子初始位置角 初判值ejfirst)指示的方向與轉子磁場實際的指示方向可能相同，也可能正好相反，相 差180度，基于存在上述兩種情況，所以，第二部分將具體判斷轉子磁極的極性。
當用于調整磁極位置辨識誤差的pi調節(jié)輸出達到穩(wěn)定之后，即I i ( a e》I < e ，
停止注入高頻旋轉電壓矢量信號。 在轉子磁極位置初判值ee (first)和e e (first) + Ji兩個方向分別先后注入脈沖 電壓矢量，因為勵磁磁場方向與轉子磁極方向在一條直線上，不會產生轉矩，因此，電機仍 然處于靜止狀態(tài)，不會發(fā)生轉動。 所述兩個脈沖電壓矢量的幅值相同、脈寬相等，為了保證在施加第二個脈沖之前 第一個脈沖激勵產生的電流已經下降到O，兩個脈沖電壓矢量的注入時間間隔應大于3ms， 本實施方式中選擇3ms 5ms。 采用脈沖電壓矢量發(fā)生器形成兩相同步旋轉坐標系的d軸給定電壓ud2*和q軸給 定電壓uq2*，將所述兩相同步旋轉坐標系的d軸給定電壓ud2*和q軸給定電壓uq2*轉換成兩 相靜止坐標系下的電壓參考量u。/和Ue/，根據電壓參考量u。/和1!02*輸入量，采用空間 矢量脈寬調制方法控制三相逆變橋輸出三相電壓給內置式永磁同步電機，所述三相靜止坐 標變換成兩相同步旋轉坐標按公式(8)進行
<formula>formula see original document page 9</formula>(8) 公式(8)中的轉子給定位置角9 e分別取9 e (first)禾P e e(first) +。 根據定子鐵芯的非線性磁飽和特性，可以通過判斷d軸電流的變化率來反映定子
鐵芯的磁飽和情況，定子繞組中順磁方向的電流要比逆磁方向的電流的絕對值大，當所施
加的電壓方向和轉子N極方向一致時，定子繞組中的電流達到最大值，根據這個規(guī)則來判
斷轉子磁極的極性。 坐標變換后獲取的d軸電流id2用于判斷轉子磁極的極性，當在轉子磁極位置初
判值ejfirst)方向注入的脈沖電壓矢 初判值ee(firSt) + Ji方向注入脈沖電壓矢
獲得的d軸電流
右
:獲得的d軸電流i
絕對值大于在轉子磁極位置 ，表明ee(first)方向施加的電壓方向是順磁的，9 Jfirst)指示的磁極是N極，則轉子初始位置角^ =《(，W);反 之，在轉子磁極位置初判值ejfirst)方向注入的脈沖電壓矢量獲得的d軸電流i&絕對 值小于在轉子磁極位置初判值^(first) + Ji方向注入脈沖電壓矢量獲得的d軸電流i^ 表明ejfirst)方向施加的電壓方向是逆磁的，ejfirst)指示的磁極是S極，則轉子初
始位置角^ =《(y^W) + ;r 。 在具體實現時，采用位置補償發(fā)生器進行位置校正，參見圖4所示，位置補償發(fā)生 器根據位置補償標識Ps一的值來產生對9 Jfirst)進行校正的位置補償值《2 ，當在轉子磁 極位置初判值ejfirst)方向注入的脈沖電壓矢量獲得的d軸電流i&絕對值大于在轉子 磁極位置初判值^(first) + Ji方向注入脈沖電壓矢量獲得的d軸電流i&時，輸出位置補
償標識P一 = 0，則位置補償值《2=0，轉子初始位置角& =《(>W) + ;r ;當在轉子磁極位置
初判值9 Jfirst)方向注入的脈沖電壓矢量獲得的d軸電流id/絕對值小于在轉子磁極位
置初判值^(first) + Ji方向注入脈沖電壓矢量獲得的d軸電流i&時，輸出位置補償標識
Psign = 1，則位置補償值42="，轉子初始位置角& = & + =《(，W) + ;r 。 采用本發(fā)明技術方案，可以對具有凸極性的內置式永磁同步電機的轉子初始位置
進行辨識。
具體實施方式
二、本實施方式與實施方式一的不同之處在于，所述三相對稱高頻 旋轉電壓矢量信號的角頻率"i為500Hz 2kHz，所述高頻電壓矢量信號的幅值Ui為被測 內置式永磁同步電機的額定電壓的5% 30%，其它與實施方式一相同。
所注入高頻旋轉電壓信號的頻率遠大于內置式永磁同步電機的額定運行頻率。
具體實施方式
三、本實施方式與實施方式一的不同之處在于，步驟二中所述兩個 方向注入的脈沖電壓矢量的幅值為內置式永磁同步電機額定電壓值的20% 70%，兩個 方向注入的脈沖電壓矢量的脈寬為700ii s 900ii s，其它與實施方式一相同。
權利要求
一種內置式永磁同步電機轉子磁極初始位置檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、采用開環(huán)控制，在被測內置式永磁同步電機的定子繞組中注入幅值為Ui、角頻率為ωi的三相對稱高頻旋轉電壓矢量信號，獲取轉子磁極位置初判值θe(first)，步驟二、停止注入三相對稱高頻旋轉電壓矢量信號，在內置式永磁同步電機的定子繞組中先后注入兩個脈沖電壓矢量，所述兩個脈沖電壓矢量的方向分別為轉子磁極位置初判值θe(first)方向和θe(first)+π方向，兩個方向所注入的脈沖電壓矢量的幅值相同、脈寬相等，兩個方向注入的脈沖電壓矢量的注入時間間隔為3ms～5ms，在每次注入脈沖電壓矢量的同時，采集三相定子繞組中的電流ia2、ib2和ic2，并將所述三相靜止坐標系下的三相定子電流ia2、ib2和ic2轉換成兩相同步旋轉坐標系下的d軸電流id2和q軸電流iq2，其中坐標變換角為所注入電壓脈沖的矢量角，步驟三、判斷在轉子磁極位置初判值θe(first)方向注入脈沖電壓矢量時獲得的d軸電流id2的絕對值，是否大于在轉子磁極位置初判值θe(first)+π方向注入脈沖電壓矢量時獲得的d軸電流id2的絕對值，判斷結果為是，執(zhí)行步驟四，判斷結果為否，執(zhí)行步驟五，步驟四、轉子初始位置角完成轉子初始位置辨識，步驟五、轉子初始位置角完成轉子初始位置辨識。F200910073167XC0000011.tif,F200910073167XC0000012.tif
2. 根據權利要求1所述的一種內置式永磁同步電機轉子磁極初始位置檢測方法，其特征在于，步驟一所述的獲取轉子磁極位置初判值^(first)的方法的過程為步驟a、初始化轉子給定位置角^iK)，步驟b、將所述三相對稱高頻旋轉電壓矢量信號進行極坐標系到直角坐標系的變換，得到兩相靜止坐標系下的電壓參考量ua J和uM*，其中(=[/, cos印，w; = M sin,，將所述電壓參考量ua J和uM*作為輸入量，采用空間矢量脈寬調制方法控制三相逆變橋輸出三相電壓給內置式永磁同步電機，步驟c、采集內置式永磁同步電機輸出的三相定子電流i^ ibl和U，將獲得的三相靜止坐標系下的三相定子電流ial、 ibl和U轉換成兩相靜止坐標系下的a軸電流ial和13軸電流iM，步驟d、以"it為旋轉變換角，將兩相靜止坐標系下的a軸電流i^和|3軸電流iM進行旋轉坐標變換，得到兩相同步旋轉坐標系下的d軸電流idl和q軸電流iql，將d軸電流idl進行帶通濾波獲得電流idm，將q軸電流iql進行帶通濾波獲得電流i一，然后，以"it為旋轉變換角，對兩相旋轉坐標系下的電流idnl和iqnl進行旋轉坐標反變換，得到兩相靜止坐標系下的a軸電流i一和13軸電流i^，將a軸電流i一與-cos(2^-fi^)作乘積運算，將P軸電流i^與—sin(2^—印)作乘積運算，把得到的兩項乘積結果相力Q，得到一個誤差信號i(A e》，所述誤差信號i(A e》經PI調節(jié)后輸出轉子給定位置角&"步驟e、判斷是否滿足|i(A e》| < e，其中，e為誤差限制值，"0.01^/^77^ ，其中，I^為兩相靜止坐標系下的a軸電流i^的幅值，I^為兩相靜止坐標系下的P軸電 流ienl的幅值，判斷結果為是，獲得轉子磁極位置初判值《C/kO-^,，判斷結果為否，返回執(zhí)行步驟b。
3. 根據權利要求1所述的一種內置式永磁同步電機轉子磁極初始位置檢測方法，其 特征在于，步驟二在內置式永磁同步電機的定子繞組中先后注入兩個脈沖電壓矢量的過程為采用脈沖電壓矢量發(fā)生器形成兩相同步旋轉坐標系的d軸給定電壓ud2*和q軸給定電 壓uq2*，將所述兩相同步旋轉坐標系的d軸給定電壓ud2*和q軸給定電壓uq2*轉換成兩相靜 止坐標系下的電壓參考量ua2*和Ue/，將所述電壓參考量ua2*和ue2*作為輸入量，采用空 間矢量脈寬調制方法控制三相逆變橋輸出三相電壓給內置式永磁同步電機。
4. 根據權利要求1所述的一種內置式永磁同步電機轉子磁極初始位置檢測方法，其特 征在于，所述三相對稱高頻旋轉電壓矢量信號的角頻率"i為500Hz 2kHz，所述三相對稱 高頻旋轉電壓矢量信號的幅值"為被測內置式永磁同步電機的額定電壓的5% 30%。
5. 根據權利要求1所述的一種內置式永磁同步電機轉子磁極初始位置檢測方法，其特 征在于，步驟二中所述兩個方向注入的脈沖電壓矢量的幅值為內置式永磁同步電機額定電 壓值的20% 70%，兩個方向注入的脈沖電壓矢量的脈寬為7Q0ii s 900 ii s。
全文摘要
一種內置式永磁同步電機轉子磁極初始位置檢測方法，屬于電機控制領域，本發(fā)明為解決現有基于高頻信號注入檢測轉子初始位置的方法存在處理過于復雜、易發(fā)生極性誤判斷、實用性較差等問題。本發(fā)明方法始終保持轉子處于靜止的狀態(tài)，先在定子繞組注入旋轉高頻電壓信號，檢測三相定子電流并變換到兩相靜止坐標，通過信號處理之后可以得到一個能夠反映轉子磁極位置信息的誤差信號，利用一個PI跟蹤器對該誤差信號進行調節(jié)，從而得到轉子磁極位置初判值；然后在定子繞組中注入兩個相反方向的脈沖電壓矢量，通過檢測三相電流，并經過旋轉坐標變換，對直軸電流分量的值進行比較，從而判斷出磁極極性，最終得到內置式永磁同步電機轉子磁極的初始位置角。
文檔編號H02P6/16GK101714844SQ20091007316
公開日2010年5月26日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權日2009年11月10日
發(fā)明者于泳, 單翌陽, 徐殿國, 楊榮峰, 汪洋威, 王高林 申請人:哈爾濱工業(yè)大學