CN110855192A - 一种永磁同步电机转子初始位置检测方法、装置及变频器 - Google Patents

一种永磁同步电机转子初始位置检测方法、装置及变频器 Download PDF

Info

Publication number
CN110855192A
CN110855192A CN201911118030.1A CN201911118030A CN110855192A CN 110855192 A CN110855192 A CN 110855192A CN 201911118030 A CN201911118030 A CN 201911118030A CN 110855192 A CN110855192 A CN 110855192A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
current
sampling current
sampling
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911118030.1A
Other languages
English (en)
Inventor
李光明
徐政
王秀波
徐向宇
关彦彬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
QINGDAO BANTEC INVERT TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
QINGDAO BANTEC INVERT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by QINGDAO BANTEC INVERT TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical QINGDAO BANTEC INVERT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201911118030.1A priority Critical patent/CN110855192A/zh
Publication of CN110855192A publication Critical patent/CN110855192A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机转子初始位置检测方法、装置、变频器及存储介质，涉及转子初始位置检测技术领域，该方法包括：分别封锁三相中任一相输出，由其余两相选择性地对三相绕组进行加压；在加压结束后，分别进行电流采样，得到第一采样电流、第二采样电流和第三采样电流；基于磁极轴向角度计算公式，根据所述第一采样电流、所述第二采样电流和所述第三采样电流确定转子磁极轴向位置。本发明提供的永磁同步电机转子初始位置检测方法、装置及变频器，无需进行多个电压矢量的调制，大大简化了检测过程，并彻底消除了控制误差的影响。

Description

一种永磁同步电机转子初始位置检测方法、装置及变频器
技术领域
本发明涉及转子初始位置检测技术领域，特别涉及一种永磁同步电机转子初始位置检测方法、装置及变频器。
背景技术
为了保证永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor：PMSM)无速度传感器控制系统拥有高转矩、无回摆的起动特性，其变频控制器应该具备检测转子初始位置的功能。
转子初始位置的检测与估算必须确保在整个过程中不引起转子位置发生变化，同时还要满足精度和速度的要求。
现有技术中有一种变频器易于实现的矢量注入两步检测法。第一步：依次向PMSM施加12个等间隔分布的小幅值电压矢量，利用电机凸极效应对电流响应的影响，确认磁极轴向位置与电压矢量的对应关系。为了提高抗干扰能力、检测灵敏度和准确度，进行多次电流采样，并以电流变化速率的平方和为目标观测量。第二步：在磁极轴的正反方向上施加大幅值电压矢量，利用铁芯磁饱和特性对电流响应的影响，分辨转子磁极极性，确认转子位置。但是，此方法只能获得与电压矢量方向绑定的检测结果，而通过增加合成电压矢量来提高检测精度的策略，也由于相邻电压矢量对应的目标观测量之间的差异逐渐变小，难以获得预期的效果。另外，此方法基于电压矢量的三相调制，对变频器电压控制和电流采样的精度要求高，尤其是对死区时间的影响要作精确的补偿。
发明内容
本发明提供一种永磁同步电机转子初始位置检测方法、装置及变频器，无需进行多个电压矢量的调制，大大简化了检测过程，并彻底消除了控制误差的影响。
第一方面，本发明实施例提供了一种永磁同步电机转子初始位置检测方法，包括步骤：
分别封锁三相中任一相输出，由其余两相选择性地对三相绕组进行加压；
在加压结束后，分别进行电流采样，得到第一采样电流、第二采样电流和第三采样电流；
基于磁极轴向角度计算公式，根据所述第一采样电流、所述第二采样电流和所述第三采样电流确定转子磁极轴向位置。
优选地，所述分别封锁三相中任一相输出，由其余两相选择性地对三相绕组进行加压，具体为：若三相绕组采用Y型接线方式，封锁C相，仅由A和B相输出脉宽调制直流电压Uab，A与B相绕组反向串联通电，同理依次封锁A和B相，输出对应电压Ubc和Uca；若三相绕组采用Δ型接线方式，输出Uab，对应B和C相绕组的串联电路与A相绕组反向并联，同理依次输出Ubc和Uca。
优选地，所述在加压结束后，分别进行电流采样，得到第一采样电流、第二采样电流和第三采样电流，具体为：若达到加压时长T，结束加压，三相绕组采用Y型接线方式时，第一采样电流Iab≈DUdcT/[3L0+3L1cos 2(θ′+30°)]，第二采样电流Ibc≈DUdcT/(3L0-3L1cos 2θ′)，第三采样电流Ica≈DUdcT/[3L0+3L1cos 2(θ′-30°)]；若三相绕组采用Δ型接线方式，第一采样电流Iab≈DUdcT/(L0+L1cos 2θ′)，第二采样电流Ibc≈DUdcT/[L0+L1cos 2(θ′+60°)]，第三采样电流Ica≈DUdcT/[L0+L1cos 2(θ′-60°)]，其中，L0为电感的恒定分量，L1为凸极效应所导致的电感变化分量，D为导通占空比，Udc为变频器直流母线电压，Lab为对应的等效电感。
优选地，所述基于磁极轴向角度计算公式，根据所述第一采样电流、所述第二采样电流和所述第三采样电流确定转子磁极轴向位置，具体为：通过公式
Figure BDA0002274621650000031
确定转子磁极轴向位置。
第二方面，本发明实施例提供了一种永磁同步电机转子初始位置检测装置，包括：
加压模块，用于分别封锁三相中任一相输出，由其余两相选择性地对三相绕组进行加压；
电流采样模块，用于在加压结束后，分别进行电流采样，得到第一采样电流、第二采样电流和第三采样电流；
位置确定模块，用于基于磁极轴向角度计算公式，根据所述第一采样电流、所述第二采样电流和所述第三采样电流确定转子磁极轴向位置。
优选地，所述加压模块中，用于分别封锁三相中任一相输出，由其余两相选择性地对三相绕组进行加压，具体为：若三相绕组采用Y型接线方式，封锁C相，仅由A和B相输出脉宽调制直流电压Uab，A与B相绕组反向串联通电，同理依次封锁A和B相，输出对应电压Ubc和Uca；若三相绕组采用Δ型接线方式，输出Uab，对应B和C相绕组的串联电路与A相绕组反向并联，同理依次输出Ubc和Uca。
优选地，所述电流采样模块中：用于在加压结束后，分别进行电流采样，得到第一采样电流、第二采样电流和第三采样电流，具体为：若达到加压时长T，结束加压，三相绕组采用Y型接线方式时，第一采样电流Iab≈DUdcT/[3L0+3L1cos 2(θ′+30°)]，第二采样电流Ibc≈DUdcT/(3L0-3L1cos 2θ′)，第三采样电流Ica≈DUdcT/[3L0+3L1cos 2(θ′-30°)]；若三相绕组采用Δ型接线方式，第一采样电流Iab≈DUdcT/(L0+L1cos 2θ′)，第二采样电流Ibc≈DUdcT/[L0+L1cos 2(θ′+60°)]，第三采样电流Ica≈DUdcT/[L0+L1cos 2(θ′-60°)]，其中，L0为电感的恒定分量，L1为凸极效应所导致的电感变化分量，D为导通占空比，Udc为变频器直流母线电压，Lab为对应的等效电感。
优选地，所述位置确定模块中，用于基于磁极轴向角度计算公式，根据所述第一采样电流、所述第二采样电流和所述第三采样电流确定转子磁极轴向位置，具体为：通过公式
Figure BDA0002274621650000041
确定转子磁极轴向位置。
第三方面，本发明实施例提供了一种变频器，包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器；所述一个或多个存储器与所述一个或多个处理器耦合，所述一个或多个存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，当所述一个或多个处理器执行所述计算机指令时，所述变频器执行上述所述的永磁同步电机转子初始位置检测方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，其上存储计算机指令，当所述计算机指令在终端上运行时，使得所述终端执行如上述所述的永磁同步电机转子初始位置检测方法。
采用上述技术方案，通过依次向各相定子绕组施加相同的电压，根据响应电流的大小判定转子磁极轴向位置，简化了检测过程，消除了误差影响，提高了检测精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的永磁同步电机转子初始位置检测方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的逆变电路示意图；
图3为本发明实施例提供的两种接线形式的基准电压矢量示意图；
图4为本发明实施例提供的Y型接线电流方向规定；
图5为本发明实施例提供的Δ型接线电流方向规定；
图6为本发明实施例提供的软件流程图；
图7为本发明实施例提供的永磁同步电机转子初始位置检测装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。
以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
为了保证永磁同步电机无速度传感器控制系统能以高转矩起动、不反转，同时为电机电感参数的离线辨识提供转子角度信息，其变频控制器应该具备检测转子初始位置的功能。为此，本申请提出了分相注入检测法，变频器每次封锁一相，其余两相输出电压脉冲矢量，分三次对PMSM的各相定子绕组单独施加大小相等的电压，利用单次同步采样的电流，即可准确计算出磁极轴向的角度。由于无需进行多个电压矢量的调制，大大简化了检测过程，并彻底消除了控制误差的影响。
第一方面，如图1所示，本发明实施例提供了一种永磁同步电机转子初始位置检测方法，包括步骤：
步骤S101、分别封锁三相中任一相输出，由其余两相选择性地对三相绕组进行加压；
步骤S102、在加压结束后，分别进行电流采样，得到第一采样电流、第二采样电流和第三采样电流；
步骤S103、基于磁极轴向角度计算公式，根据第一采样电流、第二采样电流和第三采样电流确定转子磁极轴向位置。
优选地，步骤S101中：分别封锁三相中任一相输出，由其余两相选择性地对三相绕组进行加压，具体为：若三相绕组采用Y型接线方式，封锁C相，仅由A和B相输出脉宽调制直流电压Uab，A与B相绕组反向串联通电，同理依次封锁A和B相，输出对应电压Ubc和Uca；若三相绕组采用Δ型接线方式，输出Uab，对应B和C相绕组的串联电路与A相绕组反向并联，同理依次输出Ubc和Uca。
优选地，步骤S102中：在加压结束后，分别进行电流采样，得到第一采样电流、第二采样电流和第三采样电流，具体为：若达到加压时长T，结束加压，三相绕组采用Y型接线方式时，第一采样电流Iab≈DUdcT/[3L0+3L1cos 2(θ′+30°)]，第二采样电流Ibc≈DUdcT/(3L0-3L1cos 2θ′)，第三采样电流Ica≈DUdcT/[3L0+3L1cos 2(θ′-30°)]；若三相绕组采用Δ型接线方式，第一采样电流Iab≈DUdcT/(L0+L1cos 2θ′)，第二采样电流Ibc≈DUdcT/[L0+L1cos 2(θ′+60°)]，第三采样电流Ica≈DUdcT/[L0+L1cos 2(θ′-60°)]，其中，L0为电感的恒定分量，L1为凸极效应所导致的电感变化分量，D为导通占空比，Udc为变频器直流母线电压，Lab为对应的等效电感。
优选地，步骤S103中：基于磁极轴向角度计算公式，根据所述第一采样电流、所述第二采样电流和所述第三采样电流确定转子磁极轴向位置，具体为：通过公式确定转子磁极轴向位置。
下面将进行具体说明：
绕组接线形式与转子位置定义
PMSM的三相定子绕组接线方式有两种，一般采用Y型接线，也有为了满足特殊需求而采用Δ型接线。变频器采用SVPWM控制，根据转子磁极位置输出合适的电压矢量，形成所需的定子磁场。三相逆变电路允许有8种不同的开关状态，当与Y型接线的绕组相结合，就形成了通常定义的6个非零电压矢量和2个零电压矢量，再以这些基本电压矢量合成其它所需的电压矢量，并将S1/S4/S6导通、S2/S3/S5关断时的输出作为基准电压矢量。
其中，图2为逆变电路示意图。
转子位置的定义方法有两种，一种是与基准电压矢量的电气夹角θ，立足于变频器的输出控制；另一种是与A相绕组轴向的电气夹角θ'，立足于电机结构。Y型接线和Δ型接线时的基准电压矢量与A相轴线关系如图3所示。Y型接线时，基准电压矢量所形成的定子磁场与A相绕组轴向保持一致，故θ＝θ'；Δ型接线时，基准电压矢量所形成的定子磁场滞后A相绕组30°，故θ＝θ'-30°。
定子绕组自感与互感
分相注入法是基于永磁同步电机定子相间电感与转子位置角θ间的关系公式提出的。其基本原理是：依次封锁变频器的某一相输出，由其余两相对三相绕组施加一定占空比的斩波脉冲电压矢量，总共施加三次电压矢量，测得三次相间电流，则根据相间电流响应的不同，可得知相间电感不同，从而反推出转子位置角θ。因此，首先对相间电感和转子位置角θ间的关系公式进行推导。
永磁同步的气隙磁场中存在高次谐波，但在实际的电机设计与应用中，由于采用分布短距绕组、凸极形状的设计等措施，高次谐波磁动势和磁密的作用被大大削弱，因此忽略高次谐波、只考虑气隙基波磁场，也可满足工程精度需求。
首先考虑定子三相绕组的自感。仅考虑基波磁场时，当转子d轴与A相轴线重合，即θ'＝0°或θ'＝180°时，A相自感达到最大值，设该最大值为Laad；当转子d轴与A相轴线垂直，即θ'＝90°或θ'＝270°时，A相自感达到最小值，设该最小值为Laaq。在其余位置上，A相自感随磁导率成正弦变化。
A相自感随转子位置角θ的变化公式为：
Laa＝L0+L1cos 2θ′ (1)
其中，其中，L0和L1的值分别为：
Figure BDA0002274621650000081
同理，B相和C相自感随转子位置角θ的变化公式为：
Figure BDA0002274621650000082
Figure BDA0002274621650000083
再考虑定子绕组的互感。A相和B相绕组间的互感公式为：
同理，BC和CA绕组的互感公式分别为：
Figure BDA0002274621650000091
Figure BDA0002274621650000092
由定子绕组的自感与互感可以看出，定子不同位置的电感与转子位置角θ'有关。下面分别对Y型接线和Δ型接线下的分相注入法进行推导。
Y型接法下转子磁极位置辨识
对于Y型接线电流正方向规定如图4所示。
当S4导通、S2/S3/S5/S6关断、S1作斩波控制时，为封锁C相，仅由A和B相输出脉宽调制直流电压Uab。此时，A相与B相反向串联通电，C相断开，电压矢量Uab加在A相和B相绕组之间。各相电流间的关系为：
iab＝ia＝-ib,ic＝0 (8)
电压矢量Uab与电流和电感的关系为：
Figure BDA0002274621650000093
因此，Y型接线下A相与B相的相间电感Lab与电阻Rab分别为：
Lab＝Laa+Lbb-2Mab (10)
Rab＝2R (11)
电压矢量Uab相当于加在电阻Rab和电感Lab串联的一阶电路两端，电流响应iab的表达式为：
Figure BDA0002274621650000094
当t很小时，根据等价无穷小公式，有
Figure BDA0002274621650000095
因此，iab的值近似为
可知，当t很小时，iab与相间电感Lab有关，与相间电阻Rab无关。
下面推导Lab的表达式。将定子绕组的自感与互感公式代入Lab表达式，有
Figure BDA0002274621650000102
可以看出，相间电感Lab与转子位置角θ有关，且相间电感的变化周期为π，即θ'角每变化180°，Lab变化一个周期。
同理，当施加电压矢量Ubc、封锁A相，和施加电压矢量Uca、封锁B相时，分别推导Lbc和Lca可得
Lbc＝Lbb+Lcc-2Mbc＝3L0-3L1cos 2θ' (16)
Figure BDA0002274621650000103
设直流母线电压为Udc，Uab、Ubc、Uca的占空比均为D，且电流上升时间均为t。根据式(14)相间电流与相间电感的关系，得t时刻相间电流的大小为
Figure BDA0002274621650000104
Figure BDA0002274621650000106
根据iab、ibc和ica的表达式可知，三组相间电流均含有转子位置角θ'信息。通过式(19)，即可将θ'求解出来：
Figure BDA0002274621650000111
此公式计算得到的2θ'角的取值范围为0～180°，即θ'角的取值范围为0～90°，而转子位置角θ'实际的取值应为0～180°，因此还需要根据sin2θ'和cos2θ'的正负判断2θ'所在象限，将2θ'取值范围扩大到360°，即将θ'取值范围扩大到180°。
具体方法见表1。
表1θ'的符号判断与取值
Figure BDA0002274621650000114
对于sin2θ'和cos2θ'的符号判断，需要注意的是L1的符号。重写L1的定义公式如下：
Figure BDA0002274621650000115
如前所述，对于凸极永磁同步电机，d轴方向上有永磁体。由于永磁体的磁导率接近空气，因此d轴方向上的等效气隙长度增加，磁导率小，电感较小；q轴方向没有永磁体，而是铁磁材料，因而等效气隙长度小，磁导率大，电感较大。因此在上述公式中，Laad与Laaq的大小关系为：
Laad＜Laaq (21)
故L1＜0，即L1的符号为负。在式(19)中，sin2θ'与(1/iab-1/ica)符号相同，cos2θ'与(2/ibc-1/iab-1/ica)符号相同。又因为Y型接线时，基准电压矢量所形成的定子磁场与A相绕组轴向一致，即θ＝θ'，而永磁同步电机的矢量控制需要知道转子d轴相对于基准电压矢量的方向，因此由式(19)计算得到的θ'值就是SVPWM控制中转子位置角θ的值。
Δ型接法下转子磁极位置辨识
对于Δ型接线的电流正方向规定如图5所示。
当S4导通、S2/S3/S5/S6关断、S1作斩波控制时，为封锁C相，仅由A和B相输出脉宽调制直流电压Uab。此时，B相与C相串联，再反向与A相并联。各相电流间的关系为：
iab＝ia-ib，ib＝ic (22)
从A相支路来看，电压矢量Uab与电流和电感的关系为：
Figure BDA0002274621650000121
从B、C相串联支路来看，电压矢量Uab与电流和电感的关系为：
由式(23)和式(24)约去ia并化简，可得Uab与iab的关系式为
Figure BDA0002274621650000123
因此，Δ型接线下，施加Uab时电压两端间的电感Lab与电阻Rab分别为：
Figure BDA0002274621650000131
与Y型接法时相同，电压矢量Uab相当于加在电阻Rab和电感Lab串联的一阶电路两端，电流响应iab的表达式为：
Figure BDA0002274621650000132
将定子绕组的自感与互感公式代入Lab表达式，有
Figure BDA0002274621650000133
同理，当施加电压矢量Ubc、封锁A相，和施加电压矢量Uca、封锁B相时，分别推导Lbc和Lca可得
Figure BDA0002274621650000135
设直流母线电压为Udc，Uab、Ubc、Uca的占空比均为D，且电流上升时间均为t，t足够小。则t时刻相间电流的大小为
Figure BDA0002274621650000136
Figure BDA0002274621650000137
Figure BDA0002274621650000138
根据iab、ibc和ica的表达式可将转子位置角θ求解出来：
Figure BDA0002274621650000142
PMSM的矢量控制需要掌握相对于基准电压矢量的转子位置θ，由于Δ型接线时，基准电压矢量所形成的定子磁场滞后A相绕组30°，即θ＝θ′-30°。因此，将θ＝θ′-30°代入式(33)，可得到我们所需要的转子位置θ的计算公式。对比式(18)和式(32)，可知仍可用式(19)直接求得θ，即式(19)对Y型和Δ型接线均适用。
因此，不论是在Y型接法下还是在Δ型接法下，分相注入法的计算公式均为式(19)，加压、测量和计算过程为：
(1)S1作占空比为D的斩波控制、S4导通、S2/S3/S5/S6关断，从而输出脉宽调制直流电压Uab，封锁C相。经过时间t后，测量A相或B相的电流大小iab；
(2)S3作占空比为D的斩波控制、S6导通、S1/S2/S4/S5关断，从而输出脉宽调制直流电压Ubc，封锁A相。经过时间t后，测量B相或C相的电流大小ibc；
(3)S5作占空比为D的斩波控制、S2导通、S1/S3/S4/S6关断，从而输出脉宽调制直流电压Uca，封锁B相。经过时间t后，测量C相或A相的电流大小ica；
(4)将测得的iab、ibc和ica代入公式(19)和表1，计算转子位置角θ。
根据控制器功能分析，转子位置检测需要给离线参数辨识提供位置角信息，因此应作为系统开机初始化后第一个运行的离线辨识功能。根据分相注入法的实施过程，初始位置辨识主要包括以下步骤：
1)参数初始化：根据需要施加的Uab、Ubc、Uca的大小和整流电路输出的直流母线电压Udc，设定电压占空比D，从而计算PWM一个周期内的开关计数值，作为施加斩波电压的开关计数值。根据需要的电流上升时间和控制器控制周期，计算电流AD采样所需经过的周期数。
2)电压施加与电流采样：首先施加电压Uab。A相上桥臂作斩波输出，下桥臂封锁；B相下桥臂导通，上桥臂封锁；C相上下桥臂均封锁。施加到所需时间t后，采样电流iab，并封锁A相上桥臂，使得电机ABC三端的电压均为0。经过一段时间后，AB相间的电流降为0，则可继续施加下一电压矢量并进行电流采样，以此类推，直到三次电流采样均完成。
3)转子轴向位置计算：根据本章所提出的转子磁极位置检测方法，用iab、ibc和ica计算转子轴向的角度θ。
4)转子极性辨识：在上一步所辨识出的轴向位置θ和其反方向θ+π上，分别计算和施加合成电压矢量Uθ和Uθ+π，得到电流矢量Iθ和Iθ+π。根据磁饱和效应可知，当d轴电流为正时，转子磁极处于增磁状态，电流上升较快；当d轴电流为负时，转子磁极处于去磁状态，电流上升较慢。因此，Iθ和Iθ+π中值较大的一个，其所对应的角度即为转子N极的角度。
软件流程图如图6所示。
第二方面，如图7所示，本发明实施例提供了一种永磁同步电机转子初始位置检测装置，包括：
加压模块71，用于分别封锁三相中任一相输出，由其余两相选择性地对三相绕组进行加压；
电流采样模块72，用于在加压结束后，分别进行电流采样，得到第一采样电流、第二采样电流和第三采样电流；
位置确定模块73，用于基于磁极轴向角度计算公式，根据第一采样电流、第二采样电流和第三采样电流确定转子磁极轴向位置。
优选地，加压模块71中，用于分别封锁三相中任一相输出，由其余两相选择性地对三相绕组进行加压，具体为：若三相绕组采用Y型接线方式，封锁C相，仅由A和B相输出脉宽调制直流电压Uab，A与B相绕组反向串联通电，同理依次封锁A和B相，输出对应电压Ubc和Uca；若三相绕组采用Δ型接线方式，输出Uab，对应B和C相绕组的串联电路与A相绕组反向并联，同理依次输出Ubc和Uca。
优选地，电流采样模块72中：用于在加压结束后，分别进行电流采样，得到第一采样电流、第二采样电流和第三采样电流，具体为：若达到加压时长T，结束加压，三相绕组采用Y型接线方式时，第一采样电流Iab≈DUdcT/[3L0+3L1cos 2(θ′+30°)]，第二采样电流Ibc≈DUdcT/(3L0-3L1cos 2θ′)，第三采样电流Ica≈DUdcT/[3L0+3L1cos 2(θ′-30°)]；若三相绕组采用Δ型接线方式，第一采样电流Iab≈DUdcT/(L0+L1cos 2θ′)，第二采样电流Ibc≈DUdcT/[L0+L1cos 2(θ′+60°)]，第三采样电流Ica≈DUdcT/[L0+L1cos 2(θ′-60°)]，其中，L0为电感的恒定分量，L1为凸极效应所导致的电感变化分量，D为导通占空比，Udc为变频器直流母线电压，Lab为对应的等效电感。
优选地，位置确定模块73中，用于基于磁极轴向角度计算公式，根据第一采样电流、第二采样电流和第三采样电流确定转子磁极轴向位置，具体为：通过公式
Figure BDA0002274621650000161
确定转子磁极轴向位置。
第三方面，本发明实施例提供了一种变频器，包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器；所述一个或多个存储器与所述一个或多个处理器耦合，所述一个或多个存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，当所述一个或多个处理器执行所述计算机指令时，所述变频器执行上述所述的永磁同步电机转子初始位置检测方法。
上述存储器可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM)、只读光盘(compactdisc read-only memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以是独立存在，通过总线与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。
其中，存储器用于存储执行本申请方案的应用程序代码，并由处理器来控制执行。处理器用于执行存储器中存储的应用程序代码，从而实现本专利方法中的功能。
在具体实现中，作为一种实施例，处理器可以包括一个或多个CPU。
在具体实现中，作为一种实施例，该终端可以包括多个处理器。这些处理器中的每一个可以是一个单核(single-CPU)处理器，也可以是一个多核(multi-CPU)处理器。这里的处理器可以指一个或多个设备、电路、和/或用于处理数据(例如计算机程序指令)的处理核。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，其上存储计算机指令，当所述计算机指令在终端上运行时，使得所述终端执行如上述所述的永磁同步电机转子初始位置检测方法。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机转子初始位置检测方法，其特征在于，包括步骤：
分别封锁三相中任一相输出，由其余两相选择性地对三相绕组进行加压；
在加压结束后，分别进行电流采样，得到第一采样电流、第二采样电流和第三采样电流；
基于磁极轴向角度计算公式，根据所述第一采样电流、所述第二采样电流和所述第三采样电流确定转子磁极轴向位置。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机转子初始位置检测方法，其特征在于，所述分别封锁三相中任一相输出，由其余两相选择性地对三相绕组进行加压，具体为：若三相绕组采用Y型接线方式，封锁C相，仅由A和B相输出脉宽调制直流电压Uab，A与B相绕组反向串联通电，同理依次封锁A和B相，输出对应电压Ubc和Uca；若三相绕组采用Δ型接线方式，输出Uab，对应B和C相绕组的串联电路与A相绕组反向并联，同理依次输出Ubc和Uca。
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机转子初始位置检测方法，其特征在于，所述在加压结束后，分别进行电流采样，得到第一采样电流、第二采样电流和第三采样电流，具体为：若达到加压时长T，结束加压，三相绕组采用Y型接线方式时，第一采样电流Iab≈DUdcT/[3L0+3L1cos2(θ′+30°)]，第二采样电流Ibc≈DUdcT/(3L0-3L1cos2θ′)，第三采样电流Ica≈DUdcT/[3L0+3L1cos2(θ′-30°)]；若三相绕组采用Δ型接线方式，第一采样电流Iab≈DUdcT/(L0+L1cos2θ′)，第二采样电流Ibc≈DUdcT/[L0+L1cos2(θ′+60°)]，第三采样电流Ica≈DUdcT/[L0+L1cos2(θ′-60°)]，其中，L0为电感的恒定分量，L1为凸极效应所导致的电感变化分量，D为导通占空比，Udc为变频器直流母线电压，Lab为对应的等效电感。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机转子初始位置检测方法，其特征在于，所述基于磁极轴向角度计算公式，根据所述第一采样电流、所述第二采样电流和所述第三采样电流确定转子磁极轴向位置，具体为：通过公式
Figure FDA0002274621640000021
确定转子磁极轴向位置。
5.一种永磁同步电机转子初始位置检测装置，其特征在于，包括：
加压模块，用于分别封锁三相中任一相输出，由其余两相选择性地对三相绕组进行加压；
电流采样模块，用于在加压结束后，分别进行电流采样，得到第一采样电流、第二采样电流和第三采样电流；
位置确定模块，用于基于磁极轴向角度计算公式，根据所述第一采样电流、所述第二采样电流和所述第三采样电流确定转子磁极轴向位置。
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机转子初始位置检测装置，其特征在于，所述加压模块中，用于分别封锁三相中任一相输出，由其余两相选择性地对三相绕组进行加压，具体为：若三相绕组采用Y型接线方式，封锁C相，仅由A和B相输出脉宽调制直流电压Uab，A与B相绕组反向串联通电，同理依次封锁A和B相，输出对应电压Ubc和Uca；若三相绕组采用Δ型接线方式，输出Uab，对应B和C相绕组的串联电路与A相绕组反向并联，同理依次输出Ubc和Uca。
7.根据权利要求6所述的永磁同步电机转子初始位置检测装置，其特征在于，所述电流采样模块中：用于在加压结束后，分别进行电流采样，得到第一采样电流、第二采样电流和第三采样电流，具体为：若达到加压时长T，结束加压，三相绕组采用Y型接线方式时，第一采样电流Iab≈DUdcT/[3L0+3L1cos2(θ′+30°)]，第二采样电流Ibc≈DUdcT/(3L0-3L1cos2θ′)，第三采样电流Ica≈DUdcT/[3L0+3L1cos2(θ′-30°)]；若三相绕组采用Δ型接线方式，第一采样电流Iab≈DUdcT/(L0+L1cos2θ′)，第二采样电流Ibc≈DUdcT/[L0+L1cos2(θ′+60°)]，第三采样电流Ica≈DUdcT/[L0+L1cos2(θ′-60°)]，其中，L0为电感的恒定分量，L1为凸极效应所导致的电感变化分量，D为导通占空比，Udc为变频器直流母线电压，Lab为对应的等效电感。
8.根据权利要求7所述的永磁同步电机转子初始位置检测装置，其特征在于，所述位置确定模块中，用于基于磁极轴向角度计算公式，根据所述第一采样电流、所述第二采样电流和所述第三采样电流确定转子磁极轴向位置，具体为：通过公式确定转子磁极轴向位置。
9.一种变频器，其特征在于，包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器；所述一个或多个存储器与所述一个或多个处理器耦合，所述一个或多个存储器用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码包括计算机指令，当所述一个或多个处理器执行所述计算机指令时，所述变频器执行如权利要求1-4任一项所述的永磁同步电机转子初始位置检测方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，其上存储计算机指令，当所述计算机指令在终端上运行时，使得所述终端执行如权利要求1-4任一项所述的永磁同步电机转子初始位置检测方法。
CN201911118030.1A 2019-11-15 2019-11-15 一种永磁同步电机转子初始位置检测方法、装置及变频器 Pending CN110855192A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911118030.1A CN110855192A (zh) 2019-11-15 2019-11-15 一种永磁同步电机转子初始位置检测方法、装置及变频器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911118030.1A CN110855192A (zh) 2019-11-15 2019-11-15 一种永磁同步电机转子初始位置检测方法、装置及变频器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110855192A true CN110855192A (zh) 2020-02-28

Family

ID=69600726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911118030.1A Pending CN110855192A (zh) 2019-11-15 2019-11-15 一种永磁同步电机转子初始位置检测方法、装置及变频器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110855192A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112865645A (zh) * 2021-01-23 2021-05-28 深圳市圳远电气有限公司 一种永磁同步电机初始位置检测方法
CN113965126A (zh) * 2021-10-25 2022-01-21 深圳市振邦智能科技股份有限公司 一种基于电流微分法的转子初始位置检测方法
CN115441793A (zh) * 2022-09-13 2022-12-06 青岛斑科变频技术有限公司 一种新型永磁同步电机转子位置的辨识方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7279860B2 (en) * 2005-09-29 2007-10-09 Agile Systems Inc. System and method for evaluating back electromotive force in a motor
CN103501151A (zh) * 2013-10-15 2014-01-08 东南大学 一种永磁直线电机用无位置传感器
US9431951B2 (en) * 2014-07-16 2016-08-30 Atieva, Inc. Direct torque control motor controller with transient current limiter
CN109245633A (zh) * 2018-10-26 2019-01-18 湖南科技大学 基于线电感特征点提取的三相开关磁阻电机无位置传感器控制方法及装置
CN109560729A (zh) * 2018-11-07 2019-04-02 长沙市日业电气有限公司 一种提高永磁同步电机初始位置辨识精度的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7279860B2 (en) * 2005-09-29 2007-10-09 Agile Systems Inc. System and method for evaluating back electromotive force in a motor
CN103501151A (zh) * 2013-10-15 2014-01-08 东南大学 一种永磁直线电机用无位置传感器
US9431951B2 (en) * 2014-07-16 2016-08-30 Atieva, Inc. Direct torque control motor controller with transient current limiter
CN109245633A (zh) * 2018-10-26 2019-01-18 湖南科技大学 基于线电感特征点提取的三相开关磁阻电机无位置传感器控制方法及装置
CN109560729A (zh) * 2018-11-07 2019-04-02 长沙市日业电气有限公司 一种提高永磁同步电机初始位置辨识精度的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李世良等: "一种永磁同步电机转子初始位置检测方法", 《微电机》 *
黄松柏等: "一种磁通切换电机转子初始位置检测新方法", 《控制工程》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112865645A (zh) * 2021-01-23 2021-05-28 深圳市圳远电气有限公司 一种永磁同步电机初始位置检测方法
CN113965126A (zh) * 2021-10-25 2022-01-21 深圳市振邦智能科技股份有限公司 一种基于电流微分法的转子初始位置检测方法
CN113965126B (zh) * 2021-10-25 2024-02-20 深圳市振邦智能科技股份有限公司 一种基于电流微分法的转子初始位置检测方法
CN115441793A (zh) * 2022-09-13 2022-12-06 青岛斑科变频技术有限公司 一种新型永磁同步电机转子位置的辨识方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1535389B1 (en) Motor drive control
CN110855192A (zh) 一种永磁同步电机转子初始位置检测方法、装置及变频器
EP1898519A2 (en) Motor control device
CN111555669B (zh) 一种电机控制方法、装置、电子设备及存储介质
US10601349B2 (en) Actuating apparatus for a motor and method for actuating a motor
JP4211133B2 (ja) 永久磁石式同期電動機のセンサレス制御システム
JP6536473B2 (ja) 回転電機の制御装置
Popenda Modelling of BLDC motor energized by different converter systems
CN114337434A (zh) 一种考虑电感饱和效应的永磁电机参数离线辨识方法
Ozturk Modelling, simulation and analysis of low-cost direct torque control of PMSM using hall-effect sensors
JP2008286779A (ja) Ｉｐｍモータのためのトルク推定器
JP4670044B2 (ja) 電動機の磁極位置推定方法及び装置
CN114337450B (zh) 一种电流滞环环宽与电压自适应调节器的交流电机参数辨识方法
Pałka et al. Experimental verification of Dead-Beat predictive current controller for small power, low speed PMSM
Kwon et al. Design of IPMSM with eccentric rotor and search coils for absolute position sensorless drive
Lu et al. Sensorless control of switched reluctance motors using sliding mode observers
CN114696676A (zh) 基于脉冲电压法的离线参数辨识方法
JP4590755B2 (ja) 同期電動機の制御装置
JP7226228B2 (ja) 回転機制御装置
JP4479371B2 (ja) 回転位置角推定方法及び回転位置角推定装置並びにインバータ制御方法及びインバータ制御装置
JP6323270B2 (ja) セル多重電圧形インバータの磁極位置推定方法
JP7487826B1 (ja) 電動機の制御装置
JP5640865B2 (ja) セル多重インバータ
Ştirban et al. FEM assisted position and speed observer for BLDC PM motor drive sensorless control, with experiments
Wang et al. A Novel Phase Current Difference Construction Based Initial Rotor Position Detection Method for Surface Mounted PMSM Without Injections of High-Frequency Voltage or Pulse Sequence

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200228