CN108631680B - 永磁同步机及使用振动感应凸极确定电机位置的方法 - Google Patents

Abstract

本文的技术方案涉及永磁同步机的振动感应凸极，通过使用振动感应凸极，有助于低凸极永磁同步机(PMSM)上的转子位置检测。本文的技术方案在零速操作至低速操作中填补了低凸极PMSM(例如，表面安装式PMSM)的无传感器控制的缺失，这对于PMSM的无传感器控制是一项技术挑战。应该注意的是，本文的技术方案适应于任何种类的PMSM，并且不再局限于任何特定的应用。

Description

永磁同步机及使用振动感应凸极确定电机位置的方法

技术领域

本公开涉及永磁同步机的振动感应凸极，尤其涉及使用振动感应凸极有助于低凸极永磁同步机上的转子位置检测。

背景技术

经发现，由于永磁同步机(PMSM)的诸如高功率密度、高效率和高可靠性等优点，永磁同步机适用于多种可调速的工业应用。在现有的控制方法中，磁场定向控制(FieldOriented Control，FOC)是PMSM驱动系统中最广泛采用的一种，这是因为FOC提供了对于所述系统的快速动态响应和良好稳健性(robustness)的优点。通常，为了通过FOC生成恰当的扭矩，精确的转子位置信息是必不可少的。用FOC所控制的PMSM驱动系统一般配备有转子位置传感器。

期望的是，在没有转子位置传感器的情况下控制PMSM。

发明内容

这里的技术方案通过使用振动感应凸极(vibration induced saliency)有助于低凸极PMSM上的转子位置检测。这里的技术方案在零速操作至低速操作中填补了低凸极PMSM(例如，表面安装式PMSM)的无传感器控制的缺失，这对于PMSM的无传感器控制是一项技术挑战。应该注意的是，这里的技术方案适应于任何种类的PMSM，并且不局限于任何特定的应用。

根据本发明的一个或多个实施例，一种永磁同步机(PMSM)包括表面安装式永磁体(surface-mounted permanent magnet，SPM)电机。PMSM还包括电机控制系统，该电机控制系统被配置为向SPM电机提供输入指令，以使SPM电机的位置改变。PMSM还包括电机位置估测模块，该电机位置估测模块被配置为估测SPM电机的位置。该估测(estimation)包括测量穿过(across)SPM电机的电流I_abc。该估测还包括从电流I_abc中提取在预定频率的被滤波的电流I_{abc_inj}。该估测还包括基于被滤波的电流I_{abc_inj}确定SPM电机的阻抗。该估测还包括使用阻抗估测SPM电机的位置。

进一步地，根据本发明的一个或多个实施例，一种用于使用振动感应凸极确定表面安装式永磁体(SPM)电机的电机位置的方法包括测量穿过SPM电机的电流I_abc，该电流通过输入到所述SPM电机以使所述SPM电机的位置发生改变的输入指令而产生。该方法还包括从电流I_abc中提取在预定频率的被滤波的电流I_{abc_inj}。该方法还包括基于被滤波的电流I_{abc_inj}确定SPM电机的阻抗。该方法还包括使用阻抗估测SPM电机的位置。

再进一步地，根据本发明的一个或多个实施例，一种动力转向系统包括表面安装式永磁体(SPM)电机、以及估测SPM电机的位置的电机控制系统。该估测包括向SPM电机发送输入指令，以使SPM电机的位置改变。该估测还包括测量穿过SPM电机的电流I_abc。该估测还包括从电流I_abc中提取在预定频率的被滤波的电流I_{abc_inj}。该估测还包括基于被滤波的电流I_{abc_inj}确定SPM电机的阻抗。该估测还包括使用阻抗估测SPM电机的位置。

从结合附图进行的以下描述中将更清楚地得到这些和其他优点和特征。

附图说明

图1是根据一个或多个实施例的电动力转向系统的示例性实施例；

图2示出磁场定向控制的PMSM驱动系统的方框图；

图3示出根据一个或多个实施例的表面安装式PMSM和内部PMSM的转子结构及磁体布置；

图4示出阻抗对内部PMSM上的注入轴与d-轴之间相对位置的关系；

图5示出阻抗对表面安装式PMSM上的注入轴与d-轴之间相对位置的关系；

图6示出根据一个或多个实施例的说明如何从用于表面安装式PMSM的电机控制系统中得到处在注入频率(injection frequency)的感应电流以计算等效阻抗的方框图；

图7示出根据一个或多个实施例的无位置传感器而确定表面安装式PMSM的转子位置的数据流程图；

图8A和图8B示出等效阻抗对表面安装式永磁体(SPM)电机的相对位置的关系；以及

图9示出根据一个或多个实施例的无位置传感器而确定表面安装式PMSM的转子位置的数据流程图。

具体实施方式

在说明书的结尾处的权利要求书中特别指出并明确声明了被视为是本发明的主题。从结合附图作出的以下详细描述中清楚地得到本发明的上述和其他特征及优点。

如这里使用的，术语模块和子模块是指诸如专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其他合适组件等一个或多个处理电路。可以理解的是，以下所述的子模块可以被组合和/或被进一步划分。

现在参考附图，其中将参考特定实施例描述技术方案但不对其限制。图1是适用于所公开的实施例的实施方式的电动力转向系统(EPS)40的示例性实施例。转向机构36是齿条齿轮型系统，且包括在壳体50内的齿形齿条(未示出)及位于齿轮壳体52下方的小齿轮(也未示出)。随着操作者输入、下文中被表示为方向盘26(例如，手轮及类似装置)被转动，上部转向轴29转动并且通过万向节34连接到上部转向轴29的下部转向轴51转动小齿轮。小齿轮的旋转移动齿条，齿条移动拉杆38(仅示出一个)进而移动转向关节39(仅示出一个)，转向关节转动转向轮44(仅示出一个)。

电动力转向辅助通过控制装置(通常被标记为附图标记24)来提供，并且包括控制器16和电动机器19，该电动机器19可为永磁同步电机且在下文中被表示为电机19。控制器16通过线12由车辆电源供应器10供电。控制器16从车辆速度传感器17接收表示车辆速度的车辆速度信号14。通过位置传感器32测量转向角度，该位置传感器可以是光学编码型传感器、可变电阻型传感器、或任何其他适当类型的位置传感器，并且向控制器16提供位置信号20。电机速度可用转速计、或任何其他设备来测量，并且被传递到控制器16以作为电机速度信号21。由ω_m表示的电机速度可以被测量、被计算或者两者组合。例如，电机速度ω_m可以被计算为由位置传感器32测量的电机位置θ在规定时间间隔上的变化。例如，电机速度ω_m可以从公式ω_m＝Δθ/Δt中被确定为电机位置θ的导数，其中Δt是取样时间且Δθ是取样间隔期间的位置变化。替代性地，电机速度可以由电机位置得到以作为相对于时间的位置变化率。应该清楚的是，存在多种众所周知的方法来执行导数的作用。

随着方向盘26转动，扭矩传感器28感测由车辆操作者施加于方向盘26的扭矩。该扭矩传感器28可以包括扭力杆(未示出)和可变电阻型传感器(也未示出)，与扭力杆上的扭转量相关联地向控制器16输出可变扭矩信号18。虽然这是一种类型的扭矩传感器，但与已知的信号处理技术使用的任何其他合适的扭矩传感设备都将满足需要。响应于各种输入，控制器向电动机19发送指令22，通过蜗杆47和蜗轮48向转向系统供应扭矩辅助，从而向车辆转向提供扭矩辅助。

应该注意的是，虽然所公开的实施例是参考用于电动转向应用的电机控制来描述的，但应该清楚的是，这样的参考仅是说明性的且所公开的实施例可以被应用于运用电动机的任何电机控制应用，例如，转向、阀控制及类似应用。而且，这里的参考和描述可以应用于多种形式的参数传感器，包括但不局限于扭矩、位置、速度等。还应该注意的是，这里对电动机器的参考包括但不局限于电机，下文中为了简洁和简化而将仅参考(但不限制于)电机。

在所描绘的控制系统24中，控制器16使用扭矩、位置和速度等来计算指令以递送所需的输出功率。控制器16被配置成与电机控制系统的多个系统和传感器相通信。控制器16从每个系统传感器接收信号，量化所接收的信息，并提供输出指令信号来进行响应，在这个示例中，例如提供至电机19。控制器16被配置为从换流器(inverter)(未示出)产生相应的电压，该换流器可以可选地与控制器16结合并且将在此被称为控制器16，使得当被应用于电机19时生成所需的扭矩或位置。在一个或多个示例中，控制器24作为电流调节器以反馈控制模式运行而生成指令22。替代性地，在一个或多个示例中，控制器24以前馈控制模式运行而生成指令22。因为这些电压与电机19的位置和速度及所需扭矩有关，所以转子的位置和/或速度及由操作者施加的扭矩得以确定。位置编码器被连接到转向轴51以检测角度位置θ。编码器可以基于光学检测、磁场变化或其他方法来感测旋转位置。典型的位置传感器包括电位器、分解器(resolver)、同步器、编码器等，以及包括上述中的至少一个的组合。位置编码器输出表明转向轴51的角度位置并因而表明电机19的角度位置的位置信号20。

所需的扭矩可以通过一个或多个扭矩传感器28来确定，所述一个或多个扭矩传感器28传递表明所施加扭矩的扭矩信号18。一个或多个示例性实施例包括这样的扭矩传感器28和来自扭矩传感器的扭矩信号18，其可以响应于顺应式扭力杆、T形杆、弹簧或类似装置(未示出)，被配置成提供表明所施加扭矩的响应。

在一个或多个示例中，温度传感器23位于电动机器19处。优选地，温度传感器23被配置成直接测量电机19的感测部分的温度。温度传感器23将温度信号25传递到控制器16，以促进这里规定的处理及补偿。典型的温度传感器包括热电偶、热敏电阻、恒温器等，以及包括上述传感器中的至少一个的组合，其在被适当地放置时提供与特定温度成比例的可校准的信号。

位置信号20、速度信号21和扭矩信号18等被施加于控制器16。控制器16处理所有输入信号以生成对应于每个信号的值，从而得出转子位置值、电机速度值和扭矩值，可用于在这里所规定的算法中进行处理。诸如上述的测量信号通常在需要时还被线性化、被补偿和被滤波，以增强所获取信号的特性或消除所获取信号的不良特性。例如，这些信号可以被线性化以提高处理速度，或者解决信号的大动态范围。此外，基于频率或时间的补偿和滤波可以被采用，以此消除噪音或避免不良的频谱特性。

为了执行所规定的功能和所需的处理、以及因此产生的计算(例如，电机参数的识别、控制算法等)，控制器16可以包括(但不限制于)处理器、计算机、DSP、内存、存储器、寄存器、定时、中断、通信接口和输入/输出信号接口等，以及包括上述中的至少一个的组合。例如，控制器16可以包括输入信号处理及滤波，以能够对来自通信接口的这些信号进行准确取样并转换或采集。控制器16的附加特征和其中的某些处理将在本文的稍后位置全面讨论。

磁场定向控制(FOC)是工业PMSM驱动系统中采用的典型的控制方法。图2是磁场定向控制的PMSM驱动系统的方框图。如图所示，测量转子位置的编码器或分解器120被用于FOC所控制的驱动系统100中，以准确且独立地调节扭矩和磁场。理想的是具有无位置传感器的控制，即，在没有位置传感器的情况下控制PMSM 19。无位置传感器的控制具有诸如降低系统成本和降低系统复杂性、以及增加系统可靠性等优点。例如，无位置传感器的控制可以被用于诸如泵和风扇等多种工业应用中。通常，这样的应用对于系统动态响应的需求相对较低。

然而，位置估测/无传感器控制在低速运行、预定阈值以下且尤其是用于诸如SPM的低凸极(low saliency)机器的情况下具有一定挑战性。这里所述的技术方案有助于低凸极机器的低速位置估测技术。

通常，用于PMSM的转子位置估测的典型技术可被分为两类：基于基础模型的观测器以及基于电机凸极的电极识别。基于基础机器模型的观测器对于中高速的情况运行良好。然而，由于被观察的变量(例如，反电动势或定子磁通)在量级方面相对低并且将被测量噪音干扰，所以其对于零速运行到低速运行不再有效。在这种情况下，PMSM 19上的凸极或各向异性(电机19的物理性质)可以被用于识别PMSM 19的直轴(d-轴)和正交轴(q-轴)。经证实，这个性质在识别内部PMSM的电极方面是有效的，其中永磁体被埋入转子中，从而由于d-轴和q-轴磁通量环的差异而使凸极明显。低凸极PMSM(例如，表面安装式PMSM)造成对于磁极识别的技术挑战，其中磁体被均匀地粘在圆转子的表面上。这样的电机的电磁设计没有提供很多信息以区别PMSM的d-轴和q-轴。

图3示出根据一个或多个实施例的表面安装式PMSM和内部PMSM的转子结构及磁体布置。相较于由具有内部安装的永磁体的结构320产生的较高凸极来说，表面安装式永磁体的结构310使PMSM 19具有低凸极。

通常，在内部永磁(IPM)机器的情况下，或者更普遍地，对于具有预定阈值以上的充足凸极的机器，高频率信号注入(还被称为高频注入(HFI))被运用于识别零速-低速下的PMSM 19的磁极。当高频率正弦电压被注入电机19时，引起了相同频率的正弦电流。接着，阻抗可以从被注入的电压和电流的大小计算而得。通常，这个方法可被应用于具有各向异性的PMSM 19，例如内部PMSM 19，其中穿过直轴(d-轴)和正交轴(q-轴)的磁通路径由于磁体的不对称布置而不同。同步参考系中的一般PMSM 19的数学模型可以被表示如下。

这里，R是电阻，s是拉普拉斯算子(复值)，λ_pm是永磁体磁通匝连数(fluxlinkage)，ω_e是电机速度，L是电感，L_d是对于d-轴的电感而L_q是对于q-轴的电感，以及V是电压，V_d是穿过d-轴的电压而V_q是穿过q-轴的电压。

穿过q-轴的最终等效阻抗为：

其中，f_inj是被注入的信号的频率，V_qinj和I_qinj分别是q-轴注入的电压和电流的大小，以及

是转子轴上的电动机速度。

因为与转子位置有关的电感的变化更为明显，所以通常采用具有高频率的正弦信号以使电阻可忽略。同时，因为PMSM的机械系统的时间常数相对较大而抑制高频率扰动力矩，所以轴速度可以被近似为零。在这种情况下，公式(2)可以被简化为：

Z_q≈2πf_injL_q≈V_qinj/I_qinj (3)

类似地，穿过d-轴的等效阻抗可以被写作：

Z_d≈2πf_injL_d≈V_dinj/I_dinj (5)

通过计算高频电压/电流信号被注入的轴(这里被称为注入轴)上的阻抗，可以得到注入轴与d-轴之间的相对位置。注入轴Z_inj上的阻抗可以通过以下表达：

Z_inj≈2πf_injL_inj≈V_inj/I_inj (6)

其中，L_inj是注入轴的电感，以及Z_inj是[Z_d，Z_q]的范围。阻抗对内部PMSM19上的注入轴与d-轴之间相对位置的关系在图4中示出。

对于表面安装的柱形PMSM 19，无论转子位置为何，线到线电感一般几乎不变。阻抗对表面安装式PMSM 19上的注入轴与d-轴之间相对位置的关系在图5中示出。

从图4中可以看出，对于内部PMSM 19的d-轴与q-轴之间的阻抗差ΔL是L_q的大约33％。然而，对于表面安装式PMSM 19，该ΔL小于L_q的3％。因此，表面安装式PMSM 19的凸极(与ΔL有关)可能不足以明显而提取转子位置。这里所述的技术方案通过产生可用于确定转子位置的伪凸极来解决这个技术挑战。

回顾公式(2)和(4)，对于L_d大致等于L_q的表面安装的柱形PMSM，可得到通过将电压信号注入电机19而感应的电流。

从公式(7)和(8)，当

即当被注入的信号的频率远高于机械系统的截止频率的情况时，d-轴和q-轴上的感应电流相同。然而，如果被注入的信号的频率接近机械系统的截止频率，即意味着

则由于振动感应反电动势，即

而在d-轴与q-轴电流之间存在差异。

图6示出根据一个或多个实施例的说明如何从用于表面安装式PMSM的电机控制系统中得到处在注入频率的感应电流的方框图。

参考图6，控制系统600包括同步到固定(synchronous to stationary)参考系变换区块(block)610，其接收分别用于d-轴和q-轴的电压输入信号V_d和Vq以及所注入的位置信号。区块610执行逆向派克变换以使用输入生成固定参考系中的M_i和δ。区块610向脉宽调制器130提供M_i和δ，其进而向换流器(inverter)110提供三相输出da、db和dc。换流器110将调制器输出转换以向PMSM 19提供电压指令，以使PMSM 19位移(displace)，以及在一个或多个示例中，在机械系统620中产生相应的扭矩T_c。在一个或多个示例中，该扭矩使机械系统以速度ω_e运行。

为了确定预定阈值以下的低速、接近零速时的转子位置，控制系统600被配置为输入V_d和V_q，其使机械系统620物理振动。这样的物理振动使具有表面安装式磁体的PMSM 19具有可测量的凸极。这样的伪凸极通过注入频率为f_inj的电压/电流而产生，以使机械系统(转子)620以与被注入的信号相同的频率f_inj振动。因为不同转子位置处的等效阻抗是不同的，所以物理振动期间的阻抗被计算以在不使用位置传感器的情况下基于该伪凸极提取转子位置。

控制系统600包括阻抗计算模块630，该阻抗计算模块用于计算d-轴和q-轴上的机械系统(转子)620的阻抗值。进一步地，电流测量系统640向阻抗计算模块630提供所测量的穿过PMSM 19的电流(作为另一输入值)。电流测量系统640可以包括测量穿过PMSM 19的电流的一个或多个电流传感器。在一个或多个示例中，使用带通滤波器对电流测量值进行滤波，以提取处在预定频率f_inj(输入信号以该预定频率被注入)的电流分量。经滤波的所测量的电流I_{abc_inj}被输入阻抗计算模块630。经滤波的所测量的电流通过使用固定到同步系变换区块650，使用派克变换从三相测量值被转换为dq-轴测量值。

使用公式(4)和(5)，阻抗计算模块630可以计算阻抗值Z_{inj_q}和Z_{inj_d}以及所计算的阻抗值之间的相应差值。该差值可以被用于确定机械系统620中的转子的位置(θ_inj)，例如使用基于提供阻抗差和转子位置之间关系的经验数据的查找表或动态公式(例如，图8A-8B)。例如，查找表可以被用于确定对应于所计算阻抗的估测转子位置。

图7示出根据一个或多个实施例的无位置传感器而确定表面安装式PMSM的转子位置的数据流程图。进一步地，图8A和图8B示出根据本发明的一个或多个实施例的等效阻抗对用于表面安装式永磁(SPM)电机的相对位置的关系。在本发明的所示实施例中，电压值(V_{d_inj}和V_{q_inj})被注入，然而在本发明的其他实施例中，作为代替，电流值可以被注入。

如图所示，在710处，电压注入信号与用于PMSM 19的输入电压指令相加。d-轴和q-轴上的最终输入电压值通过区块610被转换为极坐标系中的M_i和δ(由脉宽调制器130接收)，进而产生矢量坐标系中的值da、db和dc。换流器110接收矢量输入，进而使穿过PMSM 19的电压V_abc对应于输入电压值V_{abc_fund}和所注入的电压信号V_{abc_inj}。这里，V_{dq_fund}是被接收以使电机19移动并在机械系统620中产生扭矩的电压指令。V_{dq_inj}包括修改信号，该修改信号被注入V_{dq_fund}输入指令以使电机19振动并展现出伪凸极。该修改信号V_{dq_inj}具有可在预定阈值以下的预定频率f_inj。

进一步地，电流测量系统640在PMSM 19处从电流I_abc提取对应于输入注入信号的频率f_inj的电流测量值I_{abc_inj}。电流测量系统640使用选择对应于频率f_inj的电流测量值的带通滤波器而提取电流测量值。区块650接收电流测量值I_{abc_inj}并产生dq-轴系中的相应的电流测量值I_{dq_inj}。在一个或多个示例中，电流测量系统640还提取电流测量值I_{abc_fund}，其是在不考虑注入信号的情况下，对应于输入电压指令V_{d_fund}和V_{q_fund}的电流。电流测量系统640使用带通滤波器提取电流测量值I_{abc_fund}，以及在这种情况下，测量对应于f_inj的带通滤波器范围外的电流值。电流测量值I_{abc_fund}由区块720接收，该区块720确定相应的电流测量值I_{dq_fund}，以作为对应于输入电压指令V_{dq_fund}的系统的输出电流。

再进一步地，在区块730处，通过确定这里所述的等效阻抗Z_inj，电流测量值I_{dq_inj}被用于计算机械系统650的转子的位置(θ_est)。进一步地，在区块730处，所估测的位置可以被用于确定转子的估测速度ω_e，例如通过计算所估测的位置随时间的导数。将所估测的位置和转子的速度反馈回电机控制系统，以产生用于闭合环路系统中的下一次迭代的输入信号。

应该注意的是，存在多种方式来经由信号注入激励电机轴速度/位置上的机械振动。例如，代替注入电压信号，替代方案可以是在预定频率具有恒定大小的正弦电流的实施。由于振动感应凸极的效应，因此在不同转子位置处产生恒定大小电流的电压是不同的。因此，从电流调节器得到的电压信号可以被用于估测转子位置或等效阻抗，其类似于上述方法。

图9示出使用电流信号注入的根据一个或多个实施例的用于表面安装式PMSM的无位置传感器而确定转子位置的数据流程图。如图所示，利用派克变换，使用由区块650测量的I_{dq_inj}动态地执行修改信号计算。修改信号计算模块910从区块650接收作为输入的I_{dq_inj}，接着与被提供给电流调节器920以产生修改信号V_{dq_inj}的预定I^* _{dq_inj}结合(相加/相减)。电流调节器920产生V_{dq_inj}值，所述值被发送给解调和位置估测模块730。该V_{dq_inj}值被进一步用于修改送至电机19的输入指令V_{dq_fund}，如前所述。以闭环方式执行无传感器的位置估测。所示的其他模块如本文所述的方式运行。

因此，本文所述的技术方案实施具有SPM电机的PMSM系统的振动感应凸极。本文的技术方案有利于人工地产生各向异性(虽然电机在结构上几乎没有各向异性)。本文的技术方案因而有助于无位置传感器控制被用于低凸极或没有凸极的PMSM驱动系统。这里所述的技术方案有助于通过将电压/电流信号注入输入指令而使机械系统中产生物理振动来生成伪凸极，所注入的信号处在预定阈值以下的预定频率。SPM电机中的振动感应凸极被用于计算阻抗，进而被用于计算转子的估测位置。这里所述的技术方案通过估测在预定阈值以下的低速(大体上零速)SPM电机的电机位置来提高系统可靠性并降低硬件成本，不需要使用位置传感器。

本技术方案可以是在任何可能技术细节整合水平的系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括具有其上的计算机可读程序指令的计算机可读存储介质(或媒体)，以使处理器执行本技术方案的各方面。

这里参考根据技术方案的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图描述本技术方案的各方面。应该理解的是，流程图和/或方框图的每个方框，以及流程图和/或方框图中的方框的组合可以通过计算机可读程序指令来实施。

附图中的流程图和方框图说明根据本技术方案的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的结构、功能和操作。就这一点而言，流程图或方框图中的每个方框可以表示模块、节段、或指令的一部分，其包括用于实施特定逻辑功能的一个或多个可执行的指令。在一些替代性实施方式中，方框中提及的功能可以不按照附图中所提及的顺序进行。例如，事实上，根据所涉及的功能，顺序示出的两个方框可以大体上同时执行，或者方框有时可以以逆向顺序执行。还应该注意的是，方框图和/或流程图的每个方框，以及方框图和/或流程图中的方框的组合可以通过基于专用硬件的系统来实施，所述系统执行特定功能或动作、或者执行专用硬件和计算机指令的组合。

还应该清楚的是，执行指令的在此例示的任何模块、单元、部件、服务器、计算机、终端或设备可以包括或者以其它方式访问诸如存储介质、计算机存储介质、或例如磁盘、光盘或磁带等数据存储设备(可移除和/或不可移除的)等计算机可读介质。计算机存储介质可以包括以存储信息(例如，计算机可读指令、数据结构、程序模块、或其他数据)的任何方法或技术实施的易失性和非易失性的、可移除和不可移除的介质。这样的计算机存储介质可以是设备的一部分，或者可访问或可连接到其上。这里所述的任何应用或模块可以使用计算机可读/可执行指令来实施，其中所述指令可以被存储或以其他方式由这样的计算机可读介质保持。

所估测的位置可以被用作电机控制系统的输入，以实施电机的闭环控制。此外，所估测的位置可以被用于电机控制系统中除了测量电机速度、电机加速度等之外的任何其他应用。再进一步地，在一个或多个示例中，除了基于传感器的电机位置检测之外，这里所述的电机位置的无传感器估测可以被执行。例如，根据系统需求，所估测的转子位置可以被用于控制用途或观测用途。在无传感器控制模式中，所估测的转子位置被直接用于同步到固定参考系变换(逆向派克变换)，以转换电压基础分量。同时在基于位置的估测模式中，真实位置信号(来自传感器)是逆向派克变换(610)中的反馈。在这样的情况下，无传感器估测被用于证实/验证用于电机位置检测的位置传感器。替代性地，或者附加地，无传感器估测被用于一个或多个操作中，而基于传感器的位置被用于另一组操作中。

虽然结合仅有限数量的实施例来详细描述技术方案，但应该容易理解的是，该技术方案并不局限于如此公开的实施例。反之，该技术方案可以被修改以包含前面未述及的任何数量的变型、更改、替代、或等效设置，但以上均符合该技术方案的精神和范围。此外，虽然已描述技术方案的多个实施例，但应该理解的是，技术方案的各方面可以包括所述实施例中的仅一部分。因此，该技术方案并不被视为由上述说明限制。

Claims (13)

1.一种永磁同步机，包括：

电机控制系统，配置为向电机提供输入指令，以使所述电机的位置以预定频率正弦地改变，所述输入指令包括基础输入信号和正弦修改信号，所述正弦修改信号使所述电机振动，从而使所述电机的位置以所述预定频率正弦地改变；以及

电机位置估测模块，配置为估测所述电机的位置，所述估测包括：

测量穿过所述电机的电流I_abc，其中，所述电流I_abc包括基础电流信号和修改电流信号；

从所述电流I_abc中提取在预定频率的被滤波的电流I_{abc_inj}；

使用所述被滤波的电流I_{abc_inj}和所述输入指令，确定与源自于所述电机的正弦位置改变的伪凸极相对应的阻抗；以及

使用所述阻抗估测所述电机的位置。

2.根据权利要求1所述的永磁同步机，其中，在所述电机在预定速度以下运行时估测所述位置。

3.根据权利要求1所述的永磁同步机，其中，所述输入指令包括d-轴输入电压指令V_d和q-轴输入电压指令V_q。

4.根据权利要求3所述的永磁同步机，其中，所述正弦修改信号包括d-轴注入信号V_{d_inj}和q-轴注入信号V_{q_inj}。

5.根据权利要求1所述的永磁同步机，其中，所述输入指令包括d-轴输入电流指令I_d和q-轴输入电流指令I_q，以及其中所述正弦修改信号包括d-轴注入信号I_{d_inj}和q-轴注入信号I_{q_inj}。

6.根据权利要求1所述的永磁同步机，其中，所述电机是表面安装式永磁体(SPM)电机。

7.一种使用振动感应凸极来确定电机的电机位置的方法，所述方法包括：

测量穿过所述电机的电流I_abc，所述电流通过输入到所述电机以使所述电机的位置以预定频率正弦地发生改变的输入指令而产生，所述输入指令包括基础输入信号和正弦修改信号，所述正弦修改信号使所述电机振动，从而使所述电机的位置以所述预定频率正弦地发生改变；

从所述电流I_abc中提取在预定频率的被滤波的电流I_{abc_inj}，所述电流I_abc包括基础电流信号和修改电流信号；

使用所述被滤波的电流I_{abc_inj}和所述输入指令，确定与源自于所述电机的正弦位置改变的伪凸极相对应的阻抗；以及

使用所述阻抗估测所述电机的位置。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述电机是表面安装式永磁体(SPM)电机。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述表面安装式永磁体(SPM)电机在预定速度以下运行时估测所述位置。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述输入指令包括d-轴输入电压指令V_d和q-轴输入电压指令V_q。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述正弦修改信号包括d-轴注入信号V_{d_inj}和q-轴注入信号V_{q_inj}。

12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述输入指令包括d-轴输入电流指令I_d和q-轴输入电流指令I_q，以及其中所述正弦修改信号包括d-轴注入信号I_{d_inj}和q-轴注入信号I_{q_inj}。

13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述表面安装式永磁体(SPM)电机的估测位置被用于确定所述表面安装式永磁体(SPM)电机的速度。

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