CN109861617B - 永磁同步电机磁极初始位置自学习方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机磁极初始位置自学习方法，包括以下步骤：向永磁同步电机的定子绕组施加方向间隔为60°的六个电压脉冲P₁～P₆，六个电压脉冲的幅值和脉宽相同，并根据转子位置传感器的反馈确定六个电压脉冲P₁～P₆所对应的电机转子角度变化量Δθ₁～Δθ₆；根据六个电压脉冲P₁～P₆所对应的电机转子角度变化量Δθ₁～Δθ₆计算转子磁极的初始位置。本发明是利用转子位置传感器反馈的信号对转子磁极的初始位置进行自学习，在电流采样精度较低的情况下，也可以准确地识别出转子磁极的初始位置，从而保证永磁同步电机能够正常运行。

Description

永磁同步电机磁极初始位置自学习方法

技术领域

本发明涉及永磁同步电机的控制技术。

背景技术

磁极初始位置的判断是永磁同步电机控制中很重要的一个环节，如果磁极初始位置不对，会导致永磁同步电机不能输出合适的转矩，甚至还会导致“飞车”等严重后果。

通常，根据dq轴电感的不同来判断凸极式永磁同步电机的磁极初始位置，利用磁路饱和特性来判断隐极式永磁同步电机的磁极初始位置。判断磁极初始位置需要电流信息，而且对电流信息的精度要求较高，如果电流精度不够，就会导致计算出的磁极初始位置误差较大，而误差过大将导致永磁同步电机无法正常运行。在实际应用中，确实存在电流采样精度不高的情况，此时，就需要采用其它的方法来获得准确的转子磁极初始位置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种永磁同步电机磁极初始位置自学习方法，其在电流采样精度较低的情况下能准确地识别出转子磁极的初始位置。

本发明所采用的技术方案是：

一种永磁同步电机磁极初始位置自学习方法，包括以下步骤：

向永磁同步电机的定子绕组施加方向间隔为60°的六个电压脉冲P₁～P₆，六个电压脉冲的幅值和脉宽相同，并根据转子位置传感器的反馈确定六个电压脉冲P₁～P₆所对应的电机转子角度变化量Δθ₁～Δθ₆；

根据六个电压脉冲P₁～P₆所对应的电机转子角度变化量Δθ₁～Δθ₆计算转子磁极的初始位置。

根据本发明实施例的永磁同步电机磁极初始位置自学习方法是利用转子位置传感器反馈的信号对转子磁极的初始位置进行自学习，在电流采样精度较低的情况下，也可以准确地识别出转子磁极的初始位置，从而保证永磁同步电机能够正常运行。

附图说明

图1示出了本发明永磁同步电机磁极初始位置自学习方法的一个实施例的流程示意图。

图2示出了本发明永磁同步电机磁极初始位置自学习方法的一个实施例的六个电压脉冲P₁～P₆的矢量图。

图3示出了本发明永磁同步电机磁极初始位置自学习方法的一个实施例的六个电压脉冲P₁～P₆与所对应的电机转子角度变化量Δθ₁～Δθ₆的对应关系示意图。

图4示出了本发明永磁同步电机磁极初始位置自学习方法的一个具体示例的六个电压脉冲P₁～P₆的矢量图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

请参考图1至图3。根据本发明永磁同步电机磁极初始位置自学习方法的一个实施例包括以下步骤：

步骤1、向永磁同步电机的定子绕组施加方向间隔为60°的六个电压脉冲P₁～P₆，六个电压脉冲P₁～P₆的幅值Vm和脉宽Tm相同，并根据转子位置传感器的反馈确定六个电压脉冲P₁～P₆所对应的电机转子角度变化量Δθ₁～Δθ₆；

步骤2、根据六个电压脉冲P₁～P₆所对应的电机转子角度变化量Δθ₁～Δθ₆计算转子磁极的初始位置。

步骤2进一步包括以下步骤：

A、将Δθ₁～Δθ₆中每两个方向相反的电压脉冲所对应的电机转子角度变化量进行相减，得到三相abc坐标系下的电机转子角度变化量Δθ_a、Δθ_b和Δθ_c：

B、通过坐标变换将三相abc坐标系下的电机转子角度变化量Δθ_a、Δθ_b和Δθ_c转换为αβ两相坐标系下的电机转子角度变化量Δθ_α和Δθ_β；

C、根据对αβ两相坐标系下的电机转子角度变化量Δθ_α和Δθ_β进行反正切计算的结果，确定转子磁极的初始位置。

在本实施中，如图2和图3所示，六个电压脉冲P₁、P₂、P₃、P₄、P₅、P₆的角度分别为θ₀、θ₀+60°、θ₀+120°、θ₀+180°、θ₀+240°和θ₀+300°，θ₀为电压脉冲P₁与永磁同步电机的A相绕组轴线之间的夹角。如图3所示，六个电压脉冲P₁、P₂、P₃、P₄、P₅、P₆开始时的转子位置分别为θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆，结束时的位置分别为θ₁'、θ₂'、θ₃'、θ₄'、θ₅'、θ₆'，各电机转子角度变化量Δθ_x根据对应电压脉冲开始和结束时的位置计算得到，Δθ_x＝θ_x'-θ_x，x＝1、2、3、4、5或6。转子位置传感器可采用编码器、旋转变压器等。

在上述的步骤A中，是通过以下公式计算得到三相abc坐标系下的电机转子角度变化量Δθ_a、Δθ_b和Δθ_c：

在上述的步骤B中，通过以下坐标转换公式得到αβ两相坐标系下的电机转子角度变化量Δθ_α和Δθ_β：

在上述的步骤C中，通过以下公式确定转子磁极的初始位置θ_r：

以下结合图4对本实施例的永磁同步电机磁极初始位置自学习方法进行具体的举例说明。该示例的永磁同步电机磁极初始位置自学习方法的具体实施过程如下。

首先，向永磁同步电机的定子绕组施加方向不同的六个电压脉冲P₁、P₂、P₃、P₄、P₅和P₆，该六个电压脉冲P₁、P₂、P₃、P₄、P₅和P₆相对于永磁同步电机的A相绕组轴线的角度分别为0°(即θ₀为0°，三相abc坐标系的a轴、b轴、c轴分别与永磁同步电机的A相绕组轴线、B相绕组轴线和C相绕组轴线重合)、60°、120°、180°、240°和300°，六个电压脉冲P₁、P₂、P₃、P₄、P₅和P₆的脉冲幅值和脉宽均相同，根据编码器反馈的信号确定六个电压脉冲施加期间电机转子角度的变化量Δθ₁、Δθ₂、Δθ₃、Δθ₄、Δθ₅和Δθ₆。

然后，根据六个电压脉冲P₁～P₆所对应的电机转子角度变化量Δθ₁、Δθ₂、Δθ₃、Δθ₄、Δθ₅和Δθ₆计算转子磁极的初始位置，具体包括以下步骤：

A.根据下式由Δθ₁、Δθ₂、Δθ₃、Δθ₄、Δθ₅、Δθ₆计算出Δθ_a、Δθ_b和Δθ_c：

B.根据下式由Δθ_a、Δθ_b和Δθ_c计算出Δθ_α和Δθ_β：

C.根据下式由Δθ_α、Δθ_β计算出转子磁极的初始位置θ_r：

根据本发明实施例的永磁同步电机磁极初始位置自学习方法是利用转子位置传感器反馈的信号对转子磁极的初始位置进行自学习，在电流采样精度较低的情况下，也可以准确地识别出转子磁极的初始位置，从而保证永磁同步电机能够正常运行。

Claims (3)

1.一种永磁同步电机磁极初始位置自学习方法，其特征在于，包括以下步骤：

向所述永磁同步电机的定子绕组施加方向间隔为60°的六个电压脉冲P₁～P₆，所述六个电压脉冲的幅值和脉宽相同，并根据转子位置传感器的反馈确定所述六个电压脉冲P₁～P₆所对应的电机转子角度变化量Δθ₁～Δθ₆；

根据所述六个电压脉冲P₁～P₆所对应的电机转子角度变化量Δθ₁～Δθ₆计算转子磁极的初始位置；所述的根据六个电压脉冲P₁～P₆所对应的电机转子角度变化量Δθ₁～Δθ₆计算转子磁极的初始位置包括以下步骤：

A、将Δθ₁～Δθ₆中每两个方向相反的电压脉冲所对应的电机转子角度变化量进行相减，得到三相abc坐标系下的电机转子角度变化量Δθ_a、Δθ_b和Δθ_c：

B、通过坐标变换将三相abc坐标系下的电机转子角度变化量Δθ_a、Δθ_b和Δθ_c转换为αβ两相坐标系下的电机转子角度变化量Δθ_α和Δθ_β；

C、根据对αβ两相坐标系下的电机转子角度变化量Δθ_α和Δθ_β进行反正切计算的结果，确定转子磁极的初始位置。

2.如权利要求1所述的永磁同步电机磁极初始位置自学习方法，其特征在于，六个电压脉冲P₁、P₂、P₃、P₄、P₅、P₆的角度分别为θ₀、θ₀+60°、θ₀+120°、θ₀+180°、θ₀+240°和θ₀+300°，θ₀为电压脉冲P₁与所述永磁同步电机的A相绕组轴线之间的夹角；

在所述的步骤A中，通过以下公式计算得到三相abc坐标系下的电机转子角度变化量Δθ_a、Δθ_b和Δθ_c：

在所述的步骤B中，通过以下坐标转换公式得到αβ两相坐标系下的电机转子角度变化量Δθ_α和Δθ_β：

在所述的步骤C中，通过以下公式确定转子磁极的初始位置θ_r：

3.如权利要求1或2所述的永磁同步电机磁极初始位置自学习方法，其特征在于，所述转子位置传感器为编码器或旋转变压器。

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