CN108155842A - 一种电机转子磁极极性判断方法 - Google Patents

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Abstract

一种电机转子磁极极性判断方法，在直轴上注入脉振高频电压信号，获取直轴和交轴的高频电流响应值；根据所述直轴和交轴的响应电流，计算相位为对应的第一直轴高频电流和相位为对应的第二直轴高频电流；通过比较所述第一直轴高频电流与第二直轴高频电流的绝对值，判断转子磁极极性。该方法，只需在直轴注入脉振高频电压信号，即可通过计算得出转子位置的初始估计值并判断是否对初始估计值进行校正。该方法与现有技术相比，无需多次注入电压获取相应参数，计算方法简单，能够快捷准确地获取转子磁极极性。

Description

一种电机转子磁极极性判断方法
技术领域
本发明属于电机控制领域，具体涉及一种电机转子磁极极性判断方法。
背景技术
永磁同步电机以其结构简单、体积小、重量轻、效率高等优点，逐渐成为交流调速传动领域的研究热点。永磁同步电机需要精确的转子位置和速度信号以实现磁场定向和速度控制，在无传感器永磁同步电机矢量控制中,转子的初始位置是一个很重要的量,如果初始位置估算的不准确,则可能在电机起动时发生反转或者导致电机起动失败,也有可能影响系统起动后的运行性能。
基于脉振高频信号注入法是常用的判断转子磁极极性的方法。利用脉振高频电压注入法借助高频激励信号和空间凸极相互作用可实现永磁同步电机转子位置估计，且不受电机参数的变化的影响，有较好的鲁棒性，并适用于凸极特性不明显的面贴式永磁同步电机。
在利用永磁同步电机高频阻抗特性进行提取转子位置估计偏差Δθ输入信号调节输入信号趋近于零时，实际可能有两个解，或即在该过程中，由于转子凸极的对称性只能够分辨出0～π的电角度，从而未能识别出磁极极性。
发明内容
鉴于现有技术存在的上述缺陷或不足，期望提供一种简单有效且无需多次注入电压信号的识别永磁同步电机转子磁极极性的方法。
本申请实施例提供一种电机转子磁极极性判断方法，包括：在直轴上注入脉振高频电压信号，获取直轴和交轴的高频电流响应值；根据所述直轴和交轴的响应电流，计算相位为对应的第一直轴高频电流和相位为对应的第二直轴高频电流；通过比较所述第一直轴高频电流与第二直轴高频电流的绝对值，判断转子磁极极性。
本申请实施例提供的电机转子磁极极性判断方法，只需在直轴注入脉振高频电压信号，即可通过计算得出转子位置的初始估计值并判断是否对初始估计值进行校正。该方法与现有技术相比，无需多次注入电压获取相应参数，计算方法简单，能够快捷准确地获取转子磁极极性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为示例性的电机转子磁极极性判断方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
诚如背景技术所述的，常用的转子磁极极性判断方法，基于脉振高频信号注入法估算出的磁极极性需要进行校正，现有校正方法需多次注入不同形式的信号，为保证注入不同形式的信号有效工作，需确保它们相隔一定的时间间隔。可见，这类方法转子位置信息提取过于复杂、检测周期过长、实用性不高。基于此，本申请实施例提供了一种只需注入一次脉振高频信号的转子磁极极性判断方法。
请参考图1，在直轴(d轴)上注入脉振高频电压信号Uh为注入的高频电压信号的的幅值，ωh为注入的高频电压信号角频率。
根据磁路的饱和特性可知，电机在顺磁和去磁方向时定子的电感值不同。
id＞0时，定子电枢电流与转子永磁体磁链ψm方向一致，饱和作用使得d轴电感降低；
id＜0时，情况相反；
利用这种饱和效应就可以实现对转子永磁体极性的识别。
利用交轴(轴)高频电流分量实现转子位置估计，而利用轴高频电流分量可判别跟踪凸极的极性。
式中，和分别为d轴和q轴高频电流响应值； Ldh和Lqh分别为dq轴高频电感。
当sin(2Δθ)≈0时，有：
当时，
当时，
当调节输入信号趋近于零时，对实际可能出现的两个解进行分析。
时，定子电流产生的磁链与d轴正方向一致，磁路产生饱和，定子d轴电感L+ΔL变小，|I1|变大；
时，定子电流产生的磁链与d轴正方向相反，磁路退饱和，
定子d轴电感L+ΔL变大，|I2|变小；故|I1|＞|I2|。
初始估计值θr无需校正。
估计的转子位置恰好与实际转子位置反向，此时电流响应情况如下：
时，定子电流产生的磁链与d轴正方向相反，磁路产生退饱和，定子d轴电感L+ΔL变大，|I1|变小；
时，定子电流产生的磁链与d轴正方向一致，磁路饱和，定子d轴电感L+ΔL变小，|I2|变大；故|I1|＜|I2|。
此时，需将初始估计值θr校正为θr+π
这表明电机初始位置设置不合理，转子位置估计进入暂态稳定状态，d轴真实的正方向与假设相反，在此种情况要减去π电角度。

Claims (8)

1.一种电机转子磁极极性判断方法，其特征在于，所述方法包括：
在直轴上注入脉振高频电压信号，获取直轴和交轴的高频电流响应值；
根据所述直轴和交轴的响应电流，计算相位为对应的第一直轴高频电流和相位为对应的第二直轴高频电流；
通过比较所述第一直轴高频电流与第二直轴高频电流的绝对值，判断转子磁极极性。
2.根据权利要求1所述电机转子磁极极性判断方法，其特征在于，所述脉振高频电压信号为：
其中Uh为注入的脉振高频电压信号的的幅值，ωh为注入的脉振高频电压信号的角频率。
3.根据权利要求2所述的电机转子磁极极性判断方法，其特征在于，直轴高频电流为：
当sin(2Δθ)≈0时，有：
其中，Ldh为直轴高频电感，Lqh为交轴高频电感。
4.根据权利要求3所述的电机转子磁极极性判断方法，其特征在于，所述第一直轴高频电流I1为：
当时，
5.根据权利要求3所述的电机转子磁极极性判断方法，其特征在于，所述第二直轴高频电流I2为：
当时，
6.根据权利要求4或5所述的电机转子磁极极性判断方法，其特征在于，所述通过比较所述第一直轴高频电流与第二直轴高频电流的绝对值，判断转子磁极极性包括：
根据判断对初始估计值进行校正：
若|I1|＞|I2|，则转子位置的初始估计值θr无需校正；
若|I1|＜|I2|，则转子位置的初始估计值θr校正为θr+π。
7.一种电机转子磁极极性判断装置，其特征在于，包括：
获取单元，配置用于在直轴上注入脉振高频电压信号，获取直轴和交轴的高频电流响应值；
计算单元，配置用于根据所述直轴和交轴的响应电流，计算相位为对应的第一直轴高频电流和相位为对应的第二直轴高频电流；
判断单元，配置用于通过比较所述第一直轴高频电流与第二直轴高频电流的绝对值，判断转子磁极极性。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判断单元包括：
校正子单元，配置用于根据判断对初始估计值进行校正：
若|I1|＞|I2|，则转子位置的初始估计值θr无需校正；
若|I1|＜|I2|，则转子位置的初始估计值θr校正为θr+π。
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