CN108574443A - 用于估计电机的转子的初始位置的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于估计电机的转子的初始位置的初始位置估计设备包括：信号处理器，其用于从被估计的转子参考坐标系中的q轴电流的变化量输出角度误差分量；位置估计器，其用于从角度误差分量估计转子的电位置；磁极确定部分，其用于根据磁极确定信号的符号来输出磁极确定信息，所述磁极确定信号的符号基于被估计的转子参考坐标系中的d轴电流的变化量并且基于d轴电压而确定；以及第一加法部分，其用于通过将磁极确定信息相加至电位置来输出转子的初始位置。

Description

用于估计电机的转子的初始位置的设备和方法
技术领域
本说明书涉及用于估计电机的转子的初始位置的设备和方法的各种实施例。
背景技术
通常，永磁同步电机(PMSM)由于其高效率、其高转矩与单位体积输出以及其快速动态特性，而主要被用于高性能伺服应用领域。因为PMSM的转子的磁通量产生自附接在转子上的永磁体，所以为了对产生自电机的转矩的精确与瞬时控制，有必要正确地检测产生自永磁体的磁通量的绝对位置，即转子的绝对位置。因此，在控制PMSM时，从用于检测转子绝对位置的绝对位置检测器获得转子的绝对位置信息，从而用于执行面向磁通量的控制。
然而，用于检测绝对位置的绝对式编码器比用于检测相对位置的增量式编码器更加昂贵。因此，在工业领域，这种增量编码器是主要优选的。在使用增量编码器来驱动工业领域中的PMSM的情况下，应当必要地估计转子的初始位置。
发明内容
因此，本详细说明的一个方面是提供用于估计电机的转子的初始位置的设备和方法的各个实施例。
如这里所体现和广泛描述的，为了实现这些和其他优点并且根据本说明书的目的，提供了一种用于估计电机的转子的初始位置的初始位置估计设备，所述设备包括：信号处理器，其用于从被估计的转子参考坐标系中的q轴电流的变化量输出角度误差分量；位置估计器，其用于从角度误差分量估计转子的电位置；磁极确定部分，其用于根据磁极确定信号的符号来输出磁极确定信息，所述磁极确定信号的符号基于所述被估计的转子参考坐标系中的d轴电流的变化量并且基于d轴电压而确定；以及第一加法部分，其用于通过将磁极确定信息相加至电位置来输出转子的初始位置。
如这里所体现和广泛描述的，为了实现这些和其他优点并且根据本说明书的目的，提供了一种用于估计电机的转子的初始位置的初始位置估计方法，所述方法包括：从被估计的转子参考坐标系中的q轴电流的变化量确定角度误差分量；从角度误差分量估计转子的电位置；根据磁极确定信号的符号来确定磁极确定信息，所述磁极确定信号的符号基于被估计的转子参考坐标系中的d轴电流的变化量并且基于d轴电压而确定；并且通过将磁极确定信息相加至电位置来确定转子的初始位置。
在各个实施例中，初始位置估计设备可以基于当施加方波的高频电压时被估计的转子参考坐标系的d轴电流的变化量的基波分量，通过减少计算复杂度来正确地确定电机的转子的初始位置。
从以下给出的详细描述中，本申请的进一步应用性范围将变得更加显而易见。然而，应当理解，详细描述和特定示例在指示本发明优选实施例时，仅以说明的方式给出，因为从详细描述中，本发明精神和范围之内的各种改变和修改对于本领域技术人员将变得显而易见。
附图说明
被包含以提供对本发明的进一步理解并且被并入而构成了本说明书的一部分的附图，示出了多个示例性实施例，并且连同描述一起用来解释本发明的原理。
在附图中：
图1是用于说明根据各个实施例的逆变器系统的配置视图；
图2是图1中所示出的逆变器的电路原理图；
图3是用于说明要施加至三角波比较型电压调制的端电压的配置的示例性视图；
图4是用于说明图1中所示出的PWM控制器的三角波比较型电压调制的示例性视图；
图5是用于说明根据第一实施例的初始位置估计器的配置视图；
图6是图5中所示出的信号处理器的详细配置视图；
图7是图5中所示出的位置估计器的详细配置视图；
图8是图5中所示出的磁极确定部分的详细配置视图；
图9是用于说明由根据第二实施例的高频信号处理器生成的电压的形式的示例性视图；
图10是用于说明根据第二实施例的初始位置估计器的配置视图；
图11是图10中所示出的信号处理器的详细配置视图；
图12是用于说明图10的磁极确定部分确定磁极的原理的示例性视图；并且
图13是图10中所示出的磁极确定部分的详细配置视图。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述本公开的各个方面。这里，注意到，在附图中，相同参考数字表示相同结构元件。
这里所用的术语和表达是为了描述特定方面的目的并且不限制其他方面的范围。如这里所用的，除非上下文明确地另有指示，否则单数形式也可以包括复数形式。除非另有定义，否则这里所用的包括技术术语和科学术语的所有术语具有与本公开所属领域技术人员所理解的那些含义相同含义。如通用字典中所定义的那些术语的这些术语可以被解释为具有与相关技术领域中上下文含义相同的含义，并且不应被解释为理想的或过于正式的含义除非在本公开中被明确地如此定义。在一些情况下，即使是本公开中所定义的术语也不应当被解释为排除本公开的各个方面。
这里，表达“具有”、“可以具有”、“包括”、“可以包括”、“包含”或“可以包含”指的是存在对应的特征(例如，数字、功能、操作或诸如组件的组成元件)，并且不排除一个或多个附加特征。
表达“第一”、“第二”、“该第一”或“该第二”可以修改各种组件而不管顺序和/或重要性如何，但不限制对应的组件。
单数表达包括复数概念，除非其间存在上下文独特的差异。在本发明中术语“包括”或“具有”不应当被解释为好像其绝对包括本说明书的多个组件或步骤。相反，术语“包括”或“具有”可以不包括一些组件或一些步骤，或者可以进一步包括附加组件。
除非进行了不同定义，否则这里所用的包括技术术语或科学术语的所有术语具有与涉及本发明领域的本领域技术人员通常理解的术语相同的含义。
将参照附图来详细说明本发明的优选实施例。
图1是用于说明根据各个实施例的逆变器系统的配置视图。
参照图1，逆变器系统可以包括高频信号发生器1、第一变换器2a、第二变换器2b、PWM控制器3、逆变器4和初始位置估计器5。逆变器4的输出可以被输入至永磁同步电机(PMSM)6。
高频信号发生器1可以生成用于对初始位置进行估计的高频电压命令。高频信号发生器1的输出是其为被估计的转子参考坐标系的d轴和q轴的高频电压命令。这里，r是指示转子参考坐标系的后缀，并且上标(^)表示估计值。
高频电压命令可以被表示为矢量要施加的高频电压命令可以具有各种类型。然而，应用本发明的系统采用了用于施加被估计的转子参考坐标系的d轴的电压的方法。因此，高频电压命令可以被表示为这里，Vinj表示所施加电压的大小，并且ωh表示所施加电压的频率。
第一变换器2a可以将转子参考坐标系的d轴和q轴的物理量进行变换，并且第二变换器2b可以将abc的物理量变换为d轴和q轴的物理量。
第一变换器2a可以使用下列公式以将输入变换为这里，满足等式
[公式1]
这里，表示从初始位置估计器5估计出的转子电角度。
第二变换器2b可以使用下列公式将输入iabcs变换为
[公式2]
这里，满足等式并且满足等式
这里，表示从初始位置估计器5估计出的转子电角度。
PWM控制器3可以将abc相电压命令改变为端电压命令从而输出用于PWM的开关函数。这里，随后将参照附图说明PWM控制器3的运行。可以在PWM控制器3的控制下，通过三角波比较型电压调制以开关函数的形式将端电压命令施加至逆变器4。
初始位置估计器5可以基于通过将高频电压施加至PMSM 6而产生的高频电流来估计永磁同步电机(PMSM)6的转子的初始位置第一变换器2a和第二变换器2b可以在坐标变换中利用
图2是图1中所示出的逆变器的电路原理图。
参照图2，由多个开关组成的逆变器部分42对直流端子41的电压执行开关，从而将电压施加至三相负载PMSM6。
这里，Vdc表示直流端子41的电压，并且n表示虚拟直流端子41的中性点的位置。Sa、Sb和Sc中的每个都是逆变器部分42的电源开关的开关函数。Sa＝1表示a相桥臂的上部开关的导通状态，并且Sa＝0表示a相桥臂的下部开关的导通状态。即，Sa与是彼此互补的。同样的原则也应用于Sb和Sc。
图3是用于说明要施加至三角波比较型电压调制的端电压的配置的示例性视图。
参照图3，下列公式3中示出了端电压命令相电压命令 以及偏移电压命令之间的关系。
[公式3]
即，偏移电压命令确定部分31可以从3相端电压命令确定偏移电压命令。并且附加部分32可以将相电压命令相加至偏移电压命令，从而输出端电压命令。偏移电压是通常存在于3相端电压处的分量，并且是零相序分量电压。因此，偏移电压不影响线间电压的合成。
由偏移电压命令确定部分31确定出的偏移电压命令可以以各种方式被实施。典型地，下列公式4中示出了正弦脉冲宽度调制(SPWM)中的偏移电压命令，并且下列公式5中示出了空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)中的偏移电压命令。
[公式4]
[公式5]
这里，vmax表示3相电压命令之中的最大电压，并且vmin表示3
相电压命令之中的最小电压。
图4是用于说明图1中所示出的PWM控制器的三角波比较型电压调制的示例性视图。在图4中，4A表示要与端电压命令进行比较的三角载波。该载波的周期与开关频率相同，并且该载波的最大值和最小值分别为和
参照图4，比较器33将三角载波与端电压命令进行比较。如果比较的结果是端电压命令与三角载波之间的差为正数，则比较器33输出1的开关函数。另一方面，如果端电压命令与三角载波之间的差为负数，则比较器33输出0的开关函数。当三角载波被定义为vtri时，被提供给逆变器4的逆变器部分42的上部开关的开关函数可以被定义为下列公式6、公式7和公式8。
[公式6]
[公式7]
[公式8]
对于一个相，桥臂的下部开关的开关函数与上部开关的开关函数互补。因此，逆变器34可以改变从比较器33输出的开关函数，并且可以将开关函数提供给逆变器4的逆变器部分42的下部开关。
图5是用于说明根据第一实施例的初始位置估计器的配置视图。图6是图5中所示出的信号处理器的详细配置视图。图7是图5中所示出的位置估计器的详细配置视图。并且图8是图5中所示出的磁极确定部分的详细配置视图。
参照图5，初始位置估计器5可以包括信号处理器510、位置估计器520、磁极确定部分530和第一加法部分540。
信号处理器510从被估计的转子参考坐标系的高频q轴电流检测角度误差分量。角度误差可以被表示为Δθr，并且可以被表达为下列公式9。如图6所示，信号处理器510可以包括乘法器511和低带通滤波器512。乘法器511将被估计的转子参考坐标系的高频q轴电流乘以与所施加的高频电压相同的频率分量(-sinωht)。并且低带通滤波器512过滤低频分量，从而输出包括角度误差分量的信号f(Δθr)。如果假定已通过低带通滤波器512的角度误差分量具有小角度误差，则角度误差可以被表示为下列公式10。
[公式9]
[公式10]
这里，和分别表示d轴高频电感和q轴高频电感。
位置估计器520从提取自信号处理器510的角度误差分量估计转子的电位置。如图7所示，位置估计器520可以包括第一施加部分521、第二施加部分522、第一积分部分523、第二加法部分524和第二积分部分525。第一施加部分521将比例增益Kp施加至f(Δθr)，并且第二施加部分将积分增益Ki施加至f(Δθr)。第一积分部分523将第二施加部分522的输出进行积分。第二加法部分524将第一施加部分521的输出相加至第一积分部分523的输出。并且第二积分部分525将第二加法部分524的输出进行积分，从而估计转子的电位置。
磁极确定部分530通过使用PMSM 6的磁滞现象来确定转子的初始位置的磁极。即，磁极确定部分530将转子参考坐标系的d轴与-d轴彼此区分开。当转子的被估计的初始位置在d轴上时，磁极确定部分530输出0rad，并且当转子的被估计的初始位置在-d轴上时,磁极确定部分530输出πrad。
基于高频输入的初始位置估计使用高频电感的显著性。在这种情况下，转子参考坐标系的d轴和-d轴具有相同电感，并且具有不同符号的产生自PMSM 6的磁通量。因此，不可能将转子参考坐标系的d轴与-d轴彼此区分开。结果是，可以从d轴和-d轴估计出初始位置。
通常，如果从外部将磁场施加至铁磁性物质，则在铁磁性物质中任意排列的磁畴以磁场方向进行排列，从而将铁磁性物质磁化。然而，磁场施加的时间与磁畴以磁场方向进行排列的时间之间存在延迟。而且，当磁场被移除时，磁畴不回到初始状态，而具有剩余的磁通密度。这种现象被称为磁滞，并且磁滞曲线或磁滞回线意味着通过磁通密度与磁场之间的关系来表示磁滞。
在这种磁滞下，根据转子的初始位置是在d轴上还是在-d轴上，当施加电压时所感应的电流具有不同形式。如果转子的初始位置在d轴上，则从转子到定子产生由于永磁体造成的磁链。另一方面，如果转子的初始位置在-d轴上，则从定子到转子产生磁链。因此，转子的初始位置在d轴上时比转子的初始位置在-d轴上时更多地产生磁饱和。施加相同电压时所感应的电流由于这种磁饱和而具有不同大小。因此，可以通过使用这种现象来确定磁极。
磁极确定部分530施加正弦波电压，并且通过使用感应电流的第二谐波分量根据转子的初始位置是在d轴上还是在-d轴上而具有不同信号来确定磁极。磁极确定部分530确定感应电流的第二谐波信号的符号，从而确定转子的初始位置的磁极。
如图8所示，磁极确定部分530可以包括带通滤波器(BPF)531、乘法器532、低带通滤波器(LPF)533、确定部分534、提供部分535和乘法器536。带通滤波器(BPF)531的中心频率为2ωh，并且被用于提取被估计的转子参考坐标系的d轴电流的第二谐波。为了提取d轴电流的第二谐波分量，乘法器532将BPF 531的输出乘以cos2ωht。低带通滤波器(LPF)533使乘法器532的输出的低频带信号通过，并且可以被表达为下列公式11。当转子的电位置在转子参考坐标系的d轴上，εpol被表示为负值(-)。另一方面，当转子的电位置在转子参考坐标系的-d轴上时，εpol被表示为正值(+)。
[公式11]
当εpol具有负号(-)时，确定部分534输出0rad，并且当εpol具有正号(+)时，确定部分输出πrad。提供部分535提供经过预先确定的时间后变为1的德尔塔(delta)函数，并且乘法器536将确定部分534的输出乘以提供部分535的输出。即，经过预先确定的时间后，提供磁极确定信息。
第一加法部分540可以将从位置估计器520估计出的转子的电位置相加到从磁极确定部分530输出的磁极确定信息，从而输出转子的初始位置。如果εpol具有负值，则转子的初始位置在转子参考坐标系的d轴上。因此，第一加法部分540可以通过使用未经校正的电位置来输出转子的初始位置。另一方面，如果εpol具有正值(+)，则转子的初始位置在转子参考坐标系的-d轴上。因此，第一加法部分540可以通过将π相加到电位置来输出转子的初始位置。这被表达为下列公式12。这里，为从位置估计器520估计出的转子的电位置。
[公式12]
图9是用于说明由根据第二实施例的高频信号处理器生成的电压的形式的示例性视图。图10是用于说明根据第二实施例的初始位置估计装置的配置视图，其示出了图1的初始位置估计器。以下将使用术语“初始位置估计设备”。图11是图10中所示出的信号处理器的详细配置视图。图12是用于说明图10的磁极确定部分确定磁极的原理的示例性视图。并且图13是图10中所示出的磁极确定部分的详细配置视图。
在第二实施例中，从高频信号发生器1生成的高频电压为方波电压，并且从高频信号发生器1输出的高频电压命令可以被表达为下列公式13。
[公式13]
Vinj可以表示所施加电压的大小。
参照图10，初始位置估计设备5可以包括第一延迟部分51a、第二延迟部分51b、第一运算部分52a、第二运算部分52b、信号处理器53、位置估计器54、磁极确定部分55和第一加法部分56。
第一延迟部分51a可以将被估计的转子参考坐标系的高频q轴电流延迟一个采样周期。并且第二延迟部分51b可以将被估计的转子参考坐标系的高频d轴电流延迟一个采样周期。
第一运算部分52a可以获得当前所估计的q轴电流与被延迟了一个采样周期的q轴电流之间的差。并且第二运算部分52b可以获得当前所估计的d轴电流与被延迟了一个采样周期的d轴电流之间的差。当前电流与被延迟了一个采样周期的电流之间的差表示电流的变化量。并且被估计的转子参考坐标系的d轴电流的变化量可以被表示为并且被估计的转子参考坐标系的q轴电流的变化量可以被表示为对于方波半周期感应的被估计的转子参考坐标系的d轴电流和q轴电流可以被表示为下列公式14。电流关于时间的微分算子表示电流关于时间的变化量。因此，如果采样周期被表达为ΔT，则被估计的转子参考坐标系的d轴电流变化量和q轴电流的变化量可以被表示为下列公式15。
[公式14]
[公式15]
这里，被估计的转子参考坐标系的q轴电流的变化量为如果假定角度误差很小，则满足等式因此，可以从转子参考坐标系的q轴电流的变化量获得角度误差分量。
如图9所示，被施加至被估计的转子参考坐标系的d轴的电压符号每半个周期被改变一次。因此，需要进行信号处理，使得无论所施加的电压符号如何，都能维持q轴电流的变化量。考虑到电流测量延迟，在施加电压之后的两个采样周期之后出现电流变化量。
因此，信号处理器53可以通过使用被延迟了两个采样周期的所施加电压的符号来执行信号处理。即，信号处理器53可以基于被估计的转子参考坐标系的q轴电流的变化量来获得包括角度误差分量的信号。如图11所示，信号处理器53可以包括第三延迟部分53a、第一符号确定部分53b和第三运算部分53c。第三延迟部分53a可以将被估计的转子参考坐标系的d轴电压延迟两个采样周期，并且第一符号确定部分53b可以确定被延迟两个采样周期的d轴电压的符号。第三运算部分53c可以将被延迟两个采样周期的高频d轴电压的符号乘以被估计的转子参考坐标系的q轴电流的变化量。第三运算部分53c的输出表示角度误差分量，并且可以被表示为下列公式16。
[公式16]
这里，符号()表示用以获得符号的函数。
位置估计器54可以从由信号处理器53确定出的角度误差分量来估计转子的电位置。这里，位置估计器54可以具有与图7中所示出的位置估计器520相同的配置。如图7所示，位置估计器54可以包括第一施加部分521、第二施加部分522、第一积分部分523、第二加法部分524和第二积分部分525。第一施加部分521将比例增益Kp施加至f(Δθr)，并且第二施加部分522将积分增益Ki施加至f(Δθr)。第一积分部分523将第二施加部分522的输出进行积分。第二加法部分524将第一施加部分521的输出相加至第一积分部分523的输出。并且第二积分部分525将第二加法部分524的输出进行再积分，从而估计转子的电位置。
磁极确定部分55通过使用PMSM 6的磁滞现象来确定转子的初始位置的磁极。即，磁极确定部分55将转子参考坐标系的d轴与-d轴彼此区分开。当转子的被估计的初始位置在d轴上时，磁极确定部分55输出0rad，并且当转子的被估计的初始位置在-d轴上时,磁极确定部分55可以输出πrad。如图12所示，在这种磁滞下，根据转子初始位置是在d轴上还是在-d轴上，当施加电压时所感应的电流可以具有不同形式。原因如下。如果转子初始位置在d轴上，则从转子到定子产生由于永磁体造成的磁链。另一方面，如果转子的初始位置在-d轴上，则从定子到转子产生磁链。因此，转子的初始位置在d轴上时比转子的初始位置在-d轴上时更多地产生磁饱和。施加相同电压时所感应的电流由于这种磁饱和而具有不同大小。因此，可以通过使用这种现象来确定磁极。磁极确定部分55可以通过使用从公式16获得的被估计的转子参考坐标系的d轴电流的变化量的基波分量来确定磁极。
因为转子的初始位置在d轴上，所以当施加正极电压(+)时，电流变化量由于饱和现象而变大。因此，正峰值电流与负峰值电流之间存在差异。经对应于电流变化量的绝对值的信号处理之后的d轴电流的变化量不恒定，并且产生对应于电流峰值的错误。这表示经对应于对应信号的绝对值的信号处理之后包括了基波，因为第二谐波不仅被包括在由磁滞感应出的电流中，而且被包括在电流变化量中。
可以通过将对应于基波的所施加的高频信号乘以经信号处理之后的d轴电流变化量来提取基波。通过将所施加的方波乘以经信号处理之后的d轴电流变化量而获得的值为正或负时具有相同周期。然而，由于饱和现象，存在对应于经信号处理之后的d轴电流的变化量峰值的差异。即，如果对应的信号被积分，则对应于最大值与最小值之间的差的值被累积。因此，对应的积分信号可以被用于确定磁极。
当转子的初始位置在转子参考坐标系的d轴上时，的积分信号可以为负。另一方面，当转子的初始位置在转子参考坐标系的-d轴上时，的积分信号可以为正。基于这种结果，可以通过使用经信号处理之后的d轴电流的变化量的基波分量来确定转子的初始位置的磁极。当磁极确定信号被定义为εpol时，εpol可以被表达为以下公式17。
[公式17]
如图13所示，磁极确定部分55可以包括第四延迟部分55a、第二符号确定部分55b、第四运算部分55c、第五运算部分55d、积分器55e、确定部分55f、提供部分55g和第六运算部分55h。第四延迟部分55a可以将被估计的转子参考坐标系的d轴电压延迟两个采样周期。第二符号确定部分55b可以确定被延迟了两个采样周期的d轴电压的符号。第四运算部分55c可以将被延迟了两个采样周期的d轴电压的符号乘以被估计的转子参考坐标系的d轴电流的变化量。第五运算部分55d可以通过将被延迟了两个采样周期的d轴电压的符号和被估计的转子参考坐标系的d轴电流的变化量乘以被估计的转子参考坐标系的d轴电压来运算积分器55e可以对进行积分以输出磁极确定信号εpol。当εpol具有负号(-)时，确定部分55f可以输出0rad，并且当εpol具有正号(+)时，确定部分55f可以输出πrad。提供部分55g可以提供经过预先确定的时间后变为1的德尔塔函数。并且经过预先确定的时间后，第六运算部分55h可以通过将德尔塔函数乘以确定部分55f的输出来输出磁极确定信息。
第一加法部分56可以将由位置估计器54估计出的转子的位置相加至由从磁极确定部分55提供的估计出的磁极位置确定出的磁极确定信息，从而输出最终估计出的转子的初始位置。如果εpol具有负值，则第一加法部分56可以通过使用由位置估计器54所估计出的未经校正的电位置来输出转子的初始位置。另一方面，如果εpol具有正值，则第一加法部分56可以通过将π相加到由位置估计器54所估计出的电位置来输出转子的初始位置。这可以被表达为下列公式18。
[公式18]
在第二实施例中，初始位置估计设备5可以基于当施加方波的高频电压时被估计的转子参考坐标系的d轴电流的变化量的基波分量，通过减少计算复杂度来正确地确定电机的转子的初始位置。
在各个实施例中，初始位置估计设备5可以包括信号处理器53、位置估计器54、磁极确定部分55和第一加法部分56，所述信号处理器53用于从被估计的转子参考坐标系中的q轴电流的变化量输出角度误差分量，所述位置估计器54用于从角度误差分量估计转子的电位置，所述磁极确定部分55用于根据磁极确定信号的符号来输出磁极确定信息，所述磁极确定信号的符号基于被估计的转子参考坐标系中的d轴电流的变化量并且基于d轴电压而确定，所述第一加法部分56用于通过将磁极确定信息相加至电位置来输出转子的初始位置。
在各个实施例中，磁极确定部分55可以基于d轴电流的变化量的基波分量来确定磁极确定信号。
在各个实施例中，初始位置估计设备5可以进一步包括第一延迟部分51a、第二延迟部分51b、第一运算部分52a和第二运算部分52b。所述第一延迟部分51a用于延迟q轴电流，所述第二延迟部分51b用于延迟d轴电流，所述第一运算部分52a用于通过运算出q轴电流与被延迟的q轴电流之间的差来确定q轴电流的变化量，所述第二运算部分52b用于通过运算出d轴电流与被延迟的d轴电流之间的差来确定d轴电流的变化量。
在各个实施例中，第一延迟部分51a和第二延迟部分51b可以将q轴电流和d轴电流分别延迟一个采样周期。
在各个实施例中，信号处理器53可以延迟d轴电压，并且可以通过使用被延迟的d轴电压的符号和q轴电流的变化量来输出角度误差分量。
在各个实施例中，信号处理器53可以包括第三延迟部分53a、第一符号确定部分53b和第三运算部分53c，所述第三延迟部分53a用于将d轴电压延迟预先确定的采样周期，所述第一符号确定部分53b用于确定被延迟的d轴电压的符号，所述第三运算部分53c用于通过将被延迟的d轴电压的符号乘以q轴电流的变化量来输出角度误差分量。
在各个实施例中，第三延迟部分53a可以将d轴电压延迟两个采样周期。
在各个实施例中，位置估计器54可以包括第一施加部分521、第二施加部分522、第一积分部分523、第二加法部分524和第二积分部分525，所述第一施加部分521用于将比例增益施加至角度误差分量，所述第二施加部分522用于将积分增益施加至角度误差分量，所述第一积分部分523用于将第二施加部分522的输出进行积分，所述第二加法部分524用于将第一施加部分521的输出相加至第一积分部分523的输出，所述第二积分部分525用于将第二加法部分524的输出进行积分，以确定转子的电位置。
在各个实施例中，当磁极确定信号具有正号时，磁极确定信息可以是π，并且当磁极确定信号具有负号时，磁极确定信息可以是0。
在各个实施例中，磁极确定部分55可以包括第四延迟部分55a、第二符号确定部分55b、第四运算部分55c、第五运算部分55d和积分器55e，所述第四延迟部分55a用于延迟d轴电压，所述第二符号确定部分55b用于确定被延迟的d轴电压的符号，所述第四运算部分55c用于将被延迟的d轴电压的符号乘以d轴电流的变化量，所述第五运算部分55d用于将第四运算部分55c的输出乘以d轴电压，所述积分器55e用于将第五运算部分55d的输出进行积分，从而输出磁极确定信号。
在各个实施例中，磁极确定信号55可以进一步包括确定部分55f、提供部分55g和第六运算部分55h，所述确定部分55f用于当磁极确定信号具有正号时输出第一角度，并且用于当磁极确定信号具有负号时输出第二角度，所述提供部分55g用于提供经过一段时间后变为1的德尔塔函数，所述第六运算部分55h用于通过将德尔塔函数乘以确定部分55f的输出来输出磁极确定信息。
在各个实施例中，第一角度可以是π，并且第二角度可以是0。
在各个实施例中，如果磁极确定信号具有正号，则第一加法部分56可以将π相加至电位置，以确定初始位置。
在各个实施例中，如果磁极确定信号具有负号，则第一加法部分56可以将电位置确定为初始位置。
在各个实施例中，第四延迟部分55a可以将d轴电压延迟两个采样周期。
在各个实施例中，初始位置估计方法可以包括从被估计的转子参考坐标系中的q轴电流的变化量来确定角度误差分量；从角度误差分量来估计转子的电位置；根据磁极确定信号的符号来确定磁极确定信息，所述磁极确定信号的符号基于被估计的转子参考坐标系中的d轴电流的变化量并且基于d轴电压而确定；并且通过将磁极确定信息相加至电位置来确定转子的初始位置。
因为可以在不脱离其特征的情况下以多种形式实施本特征，所以还应当理解，除非另有指定，否则上述实施例不受限于前面描述的任何细节，而应当在如所附权利要求中所定义的其范围之内作宽泛解释，并且因此所附权利要求旨在包含所有落入本权利要求界限之内的改变和修改，或者这些界限的等同物。

Claims (10)

1.一种用于估计电机的转子的初始位置的初始位置估计设备，所述设备包括：
信号处理器，其用于从被估计的转子参考坐标系中的q轴电流的变化量输出角度误差分量；
位置估计器，其用于从所述角度误差分量估计转子的电位置；
磁极确定部分，其用于根据磁极确定信号的符号来输出磁极确定信息，所述磁极确定信号的符号基于被估计的转子参考坐标系中的d轴电流的变化量并且基于d轴电压而确定；以及
第一加法部分，其用于通过将所述磁极确定信息相加至所述电位置来输出转子的初始位置。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述磁极确定部分基于所述d轴电流的变化量的基波分量来确定所述磁极确定信号。
3.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：
第一延迟部分，其用于延迟所述q轴电流；
第二延迟部分，其用于延迟所述d轴电流；
第一运算部分，其用于通过运算出所述q轴电流与被延迟的q轴电流之间的差来确定所述q轴电流的变化量；以及
第二运算部分，其用于通过运算出所述d轴电流与被延迟的d轴电流之间的差来确定所述d轴电流的变化量。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述信号处理器包括：
第三延迟部分，其用于将所述d轴电压延迟预先确定的采样周期；
第一符号确定部分，其用于确定被延迟的d轴电压的符号；以及
第三运算部分，其用于通过将被延迟的d轴电压的符号乘以所述q轴电流的变化量来确定所述角度误差分量。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述第三延迟部分将所述d轴电压延迟两个采样周期。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述位置估计器包括：
第一施加部分，其用于将比例增益施加至所述角度误差分量；
第二施加部分，其用于将积分增益施加至所述角度误差分量；
第一积分部分，其用于将所述第二施加部分的输出进行积分；
第二加法部分，其用于将所述第一施加部分的输出相加至所述第一积分部分的输出；以及
第二积分部分，其用于将所述第二加法部分的输出进行积分，以确定转子的电位置。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，当所述磁极确定信号具有正号时，所述磁极确定信息是π，并且当所述磁极确定信号具有负号时，所述磁极确定信息是0。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述磁极确定部分包括：
第四延迟部分，其用于延迟所述d轴电压；
第二符号确定部分，其用于确定被延迟的d轴电压的符号；
第四运算部分，其用于将被延迟的d轴电压的符号乘以所述d轴电流的变化量；
第五运算部分，其用于将所述第四运算部分的输出乘以所述d轴电压；
积分器，其用于将所述第五运算部分的输出进行积分，从而输出所述磁极确定信号；
确定部分，其用于当所述磁极确定信号具有正号时输出第一角度，并且用于当所述磁极确定信号具有负号时输出第二角度；
提供部分，其用于提供经过一段时间后变为1的德尔塔函数；
第六运算部分，其用于通过将所述德尔塔函数乘以所述确定部分的输出来输出所述磁极确定信息。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第一角度是π，并且所述第二角度是0。
10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第四延迟部分将所述d轴电压延迟两个采样周期。
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