CN111313769A - 一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法及装置 - Google Patents
一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111313769A CN111313769A CN202010255064.1A CN202010255064A CN111313769A CN 111313769 A CN111313769 A CN 111313769A CN 202010255064 A CN202010255064 A CN 202010255064A CN 111313769 A CN111313769 A CN 111313769A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rotor position
- motor
- rotor
- axis current
- polarity
- 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 69
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 69
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 29
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 6
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
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
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
- H02P6/183—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using an injected high frequency signal
-
- 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
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
- H02P21/18—Estimation of position or speed
-
- 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
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
- H02P21/32—Determining the initial rotor 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
- H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
- H02P2203/03—Determination of the rotor position, e.g. initial rotor position, during standstill or low speed operation
-
- 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
- H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
- H02P2203/11—Determination or estimation of the rotor position or other motor parameters based on the analysis of high-frequency signals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
本发明提供了一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法及装置，在每次向电机注入高频电压后，提取高频电流的幅值，并利用比例积分调节器对高频电流的幅值进行计算，得到电机转子位置，避免由于使用滤波器引起的信号相位延迟问题，提高了电机转子位置的识别精度，进而提高电机初始位置角的检测精度。并且通过结合两次电压注入得到的电机转子位置计算电机初始位置角，进一步提高电机初始位置角的辨识精度。
Description
技术领域
本发明涉及永磁同步电机技术领域，更具体的，涉及一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法及装置。
背景技术
永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)因其高效率、高功率密度等优点广泛应用于电动汽车驱动系统中。相比于表贴式PMSM，内置式PMSM因其结构的凸极性具有更大的转矩输出能力，应用更加广泛。
在内置式PMSM的矢量控制系统中，电机转子位置＝电机与旋转变压器极对数之比*(解码芯片输出位置-初始位置角)。由于安装电机旋转变压器时无法保证其解码芯片输出角度为0时电机转子位于机械零点，为了保证系统的稳定运行需要在矢量控制系统中对电机初始位置角进行整定。
目前，一般利用旋转高频电压注入法识别内置式永磁同步电机转子静止工况下的初始位置角。旋转高频电压注入法的实现主要包括两步：先在两相静止坐标系下向电机注入高频正弦电压，通过滤波器提取电机高频电流中的负序分量计算得到电机初始转子位置；然后利用电机电感的饱和特性进行转子位置的极性辨识。其中，上述第一步中电机初始转子位置的计算精度基本决定了电机初始位置角的识别精度。但是，这种旋转高频电压注入法对内置式永磁同步电机初始位置角的识别精度较低，不能满足更高的精度需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法，进一步提高电机初始位置角的检测精度。
为了实现上述发明目的，本发明提供的具体技术方案如下：
一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法，包括：
依次在两相静止坐标系下向电机注入两个不同频率的高频电压，依次获取第一次电压注入对应的第一转子位置和旋转变压器输出的第一位置以及第二次电压注入对应的第二转子位置和旋转变压器输出的第二位置，所述第一转子位置和所述第二转子位置分别是利用比例积分调节器对电压注入后提取的高频电流的幅值进行计算后得到的；
根据所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角。
可选的，获取第一次电压注入对应的第一电机转子位置和第二次电压注入对应的第二电机转子位置，包括：
在每次电压注入后采样三相电流；
对所述三相电流进行Clark变换和Park变换，得到旋转坐标系下的d轴电流和q轴电流；
依据所述d轴电流和所述q轴电流，计算得到d轴电流幅值和q轴电流幅值；
将所述d轴电流幅值和所述q轴电流幅值的平方差输入比例积分调节器，获取比例积分调节器输出的转子位置，其中，第一次电压注入对应所述第一转子位置，第二次电压注入对应所述第二转子位置。
可选的，所述根据所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角，包括：
对所述第一转子位置进行预处理，使所述第一转子位置和所述第二转子位置极性一致；
判断预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性是否一致；
根据判断结果、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角。
可选的，所述对所述第一转子位置进行预处理，使所述第一转子位置和所述第二转子位置极性一致，包括：
判断所述第一转子位置与所述第二转子位置的差值是否大于π/2；
若大于π/2，将所述第一转子位置设置为所述第一转子位置与π的差；
若小于-π/2，将所述第一转子位置设置为所述第一转子位置与π的和。
可选的，所述判断预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性是否一致，包括：
在所述第二转子位置、所述第二转子位置与π的和值的方向上分别注入等宽电压脉冲，分别获取第一d轴电流幅值和第二d轴电流幅值；
若所述第一d轴电流幅值大于所述第二d轴电流幅值，则预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性一致；
若所述第一d轴电流幅值不大于所述第二d轴电流幅值，则预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性不一致。
可选的，所述根据判断结果、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角，包括：
当预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性一致时，按照如下公式计算电机初始位置角：
其中，θini为电机初始位置角，ω1为第一次电压注入的频率，ω2为第二次电压注入的频率，θr1为所述第一转子位置，
为第一转子位置估计值，
k为电机常数，θr2为所述第二转子位置，
为第二转子位置估计值，
θre1为所述第一位置，θre2为所述第二位置，pratio为电机与旋转变压器极对数之比。
可选的，所述根据判断结果、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角，包括：
当预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性不一致时，按照如下公式计算电机初始位置角：
一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测装置，包括：
转子位置计算单元，用于依次在两相静止坐标系下向电机注入两个不同频率的高频电压，依次获取第一次电压注入对应的第一转子位置和旋转变压器输出的第一位置以及第二次电压注入对应的第二转子位置和旋转变压器输出的第二位置，所述第一转子位置和所述第二转子位置分别是利用比例积分调节器对电压注入后提取的高频电流的幅值进行计算后得到的；
初始位置角计算单元，用于根据所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角。
可选的，所述转子位置计算单元，具体用于：
在每次电压注入后采样三相电流；
对所述三相电流进行Clark变换和Park变换，得到旋转坐标系下的d轴电流和q轴电流；
依据所述d轴电流和所述q轴电流，计算得到d轴电流幅值和q轴电流幅值；
将所述d轴电流幅值和所述q轴电流幅值的平方差输入比例积分调节器，获取比例积分调节器输出的转子位置，其中，第一次电压注入对应所述第一转子位置，第二次电压注入对应所述第二转子位置。
可选的，所述初始位置角计算单元包括：
转子位置预处理子单元，用于对所述第一转子位置进行预处理，使所述第一转子位置和所述第二转子位置极性一致；
极性判断单元，用于判断预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性是否一致；
初始位置角计算子单元，用于、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角。
可选的，所述转子位置预处理子单元，具体用于：
判断所述第一转子位置与所述第二转子位置的差值是否大于π/2；
若大于π/2，将所述第一转子位置设置为所述第一转子位置与π的差；
若小于-π/2，将所述第一转子位置设置为所述第一转子位置与π的和。
可选的，所述极性判断单元，具体用于：
在所述第二转子位置、所述第二转子位置与π的和值的方向上分别注入等宽电压脉冲，分别获取第一d轴电流幅值和第二d轴电流幅值；
若所述第一d轴电流幅值大于所述第二d轴电流幅值，则预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性一致；
若所述第一d轴电流幅值不大于所述第二d轴电流幅值，则预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性不一致。
可选的，所述初始位置角计算子单元，具体用于：
当预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性一致时，按照如下公式计算电机初始位置角：
其中，θini为电机初始位置角，ω1为第一次电压注入的频率，ω2为第二次电压注入的频率，θr1为所述第一转子位置，
为第一转子位置估计值，
k为电机常数，θr2为所述第二转子位置，
为第二转子位置估计值，
θre1为所述第一位置，θre2为所述第二位置，pratio为电机与旋转变压器极对数之比。
可选的，所述初始位置角计算子单元，具体用于：
当预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性不一致时，按照如下公式计算电机初始位置角：
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明公开的一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法，在每次向电机注入高频电压后，提取高频电流的幅值，并利用比例积分调节器对高频电流的幅值进行计算，得到电机转子位置，避免由于使用滤波器引起的信号相位延迟问题，提高了电机转子位置的识别精度，进而提高电机初始位置角的检测精度。并且本发明通过根据两次电压注入得到的电机转子位置的极性，结合两次电压注入得到的电机转子位置计算电机初始位置角，消除利用一次电压注入得到的电机转子位置计算电机初始位置角可能存在的计算误差以及由于两次电压注入得到电机转子位置的极性与实际极性不同存在的计算误差，进一步提高电机初始位置角的检测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例公开的一种识别电机转子位置的方法的流程示意图；
图3为本发明实施例公开的计算电机初始位置角的方法的流程示意图；
图4为本发明实施例公开的另一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法的流程示意图；
图5为本发明实施例公开的一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例公开了一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法，应用于电机控制器，通过修正逆变器非线性、电机非理想模型等引起的辨识误差，即辨识的转子位置和真正的转子位置之间的误差，以及辨识的转子位置极性出现错误引起的误差，提高电机初始位置角的辨识精度，请参阅图1，该检测方法包括以下步骤：
S101：依次在两相静止坐标系下向电机注入两个不同频率的高频电压，依次获取第一次电压注入对应的第一转子位置和旋转变压器输出的第一位置以及第二次电压注入对应的第二转子位置和旋转变压器输出的第二位置，所述第一转子位置和所述第二转子位置分别是利用比例积分调节器对电压注入后提取的高频电流的幅值进行计算后得到的；
需要说明的是，两次电压注入的频率不同，幅值可以相同也可以不同，对电机转子位置的计算方法相同。
第一次电压注入计算得到第一转子位置后，再进行第二次电压注入得到第二转子位置。
请参阅图2，每次电压注入电机转子位置的计算方法如下：
S201：采样三相电流；
S202：对三相电流进行Clark变换和Park变换，得到旋转坐标系下的d轴电流和q轴电流；
其中，Park变换角度为转子位置与
之和。
S203：依据d轴电流和q轴电流，计算得到d轴电流幅值和q轴电流幅值；
S204：将d轴电流幅值和q轴电流幅值的平方差输入比例积分调节器，获取比例积分调节器输出的转子位置。
S102：根据所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角。
两次电压注入后得到的转子位置的极性可能不同，为了准确计算电机初始位置角，本实施例在计算电机初始位置角之前对第一转子位置进行预处理，是第一转子位置和第二转子位置的极性一致。然而预处理后的第一转子位置和第二转子位置的极性虽然保持一致，但是可能与实际极性不一致，为了消除预处理后第一转子位置和第二转子位置的极性与实际极性不一致对最终计算结果的影响，本实施例在对第一转子位置进行预处理之后，判断预处理后的第一转子位置和第二转子位置的极性与实际极性是否一致，根据判断结果、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角。
在此基础上，请参阅图3，上述S102具体包括：
S301：对第一转子位置进行预处理，使第一转子位置和第二转子位置极性一致；
具体的，判断第一转子位置与第二转子位置的差值是否大于π/2；
若大于π/2，将第一转子位置设置为第一转子位置与π的差，即θri＝θri-π；
若小于-π/2，将第一转子位置设置为第一转子位置与π的和，即θri＝θri+π。
S302：判断预处理后的第一转子位置和第二转子位置的极性与实际极性是否一致；
具体的，在第二转子位置、第二转子位置与π的和值的方向上分别注入等宽电压脉冲，分别获取第一d轴电流幅值和第二d轴电流幅值；
若第一d轴电流幅值大于第二d轴电流幅值，则预处理后的第一转子位置和第二转子位置的极性与实际极性一致；
若第一d轴电流幅值不大于第二d轴电流幅值，则预处理后的第一转子位置和第二转子位置的极性与实际极性不一致。
S303：根据判断结果、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角。
由于逆变器非线性、电机非理想模型等引起的辨识误差(辨识的转子位置和真正的转子位置误差大概正负10度)，这个误差近似为：
其中θr为电机真正转子位置，
为估计转子位置，k为电机常数，ωh为注入的高频电压的频率，本发明通过注入两次不同频率的高频电压来消弱这个误差来源，进而提高辨识精度。
再根据旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系θr＝pratio(θre-θini)，其中，θr为电机转子位置，θre为旋转变压器输出的位置，pratio为电机与旋转变压器极对数之比，可以得到如下两次电压注入后转子位置的极性与实际极性一致和不一致时，计算电机初始位置角的方法。
具体的，当预处理后的第一转子位置和第二转子位置的极性与实际极性一致时，
通过联立上述两个方程，可以求解出初始位置角，具体的，按照如下公式计算电机初始位置角：
当预处理后的第一转子位置和第二转子位置的极性与实际极性不一致时，
通过联立上述两个方程，可以求解出初始位置角，具体的，按照如下公式计算电机初始位置角：
其中，θini为电机初始位置角，ω1为第一次电压注入的频率，ω2为第二次电压注入的频率，θr1为第一转子位置，
为第一转子位置估计值，
k为电机常数，θr2为第二转子位置，
为第二转子位置估计值，
θre1为第一位置，θre2为第二位置，pratio为电机与旋转变压器极对数之比。
综上，本实施例公开的内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法的完成流程如图4所示，在每次向电机注入高频电压后，提取高频电流的幅值，并利用比例积分调节器对高频电流的幅值进行计算，得到电机转子位置，避免由于使用滤波器引起的信号相位延迟问题，提高了电机转子位置的识别精度，进而提高电机初始位置角的检测精度。并且通过根据两次电压注入得到的电机转子位置的极性，结合两次电压注入得到的电机转子位置计算电机初始位置角，消除利用一次电压注入得到的电机转子位置计算电机初始位置角可能存在的计算误差以及由于两次电压注入得到电机转子位置的极性与实际极性不同存在的计算误差，进一步提高电机初始位置角的检测精度。
基于上述实施例公开的一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法，本实施例对应公开了一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测装置，请参阅图5，该装置包括：
转子位置计算单元501，用于依次在两相静止坐标系下向电机注入两个不同频率的高频电压，依次获取第一次电压注入对应的第一转子位置和旋转变压器输出的第一位置以及第二次电压注入对应的第二转子位置和旋转变压器输出的第二位置，所述第一转子位置和所述第二转子位置分别是利用比例积分调节器对电压注入后提取的高频电流的幅值进行计算后得到的；
初始位置角计算单元502，用于根据所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角。
可选的，所述转子位置计算单元，具体用于：
在每次电压注入后采样三相电流；
对所述三相电流进行Clark变换和Park变换，得到旋转坐标系下的d轴电流和q轴电流；
依据所述d轴电流和所述q轴电流，计算得到d轴电流幅值和q轴电流幅值；
将所述d轴电流幅值和所述q轴电流幅值的平方差输入比例积分调节器，获取比例积分调节器输出的转子位置，其中，第一次电压注入对应所述第一转子位置，第二次电压注入对应所述第二转子位置。
可选的，所述初始位置角计算单元包括：
转子位置预处理子单元，用于对所述第一转子位置进行预处理，使所述第一转子位置和所述第二转子位置极性一致；
极性判断单元，用于判断预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性是否一致；
初始位置角计算子单元，用于根据判断结果、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角。
可选的，所述转子位置预处理子单元，具体用于：
判断所述第一转子位置与所述第二转子位置的差值是否大于π/2；
若大于π/2，将所述第一转子位置设置为所述第一转子位置与π的差；
若小于-π/2，将所述第一转子位置设置为所述第一转子位置与π的和。
可选的，所述极性判断单元，具体用于：
在所述第二转子位置、所述第二转子位置与π的和值的方向上分别注入等宽电压脉冲，分别获取第一d轴电流幅值和第二d轴电流幅值；
若所述第一d轴电流幅值大于所述第二d轴电流幅值，则预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性一致；
若所述第一d轴电流幅值不大于所述第二d轴电流幅值，则预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性不一致。
可选的，所述初始位置角计算子单元，具体用于：
当预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性一致时，按照如下公式计算电机初始位置角：
其中，θini为电机初始位置角，ω1为第一次电压注入的频率，ω2为第二次电压注入的频率，θr1为所述第一转子位置，
为第一转子位置估计值，
k为电机常数，θr2为所述第二转子位置，
为第二转子位置估计值，
θre1为所述第一位置，θre2为所述第二位置，pratio为电机与旋转变压器极对数之比。
可选的，所述初始位置角计算子单元，具体用于：
当预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性不一致时，按照如下公式计算电机初始位置角：
本实施例公开的一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测装置，在每次向电机注入高频电压后，提取高频电流的幅值，并利用比例积分调节器对高频电流的幅值进行计算，得到电机转子位置，避免由于使用滤波器引起的信号相位延迟问题，提高了电机转子位置的识别精度，进而提高电机初始位置角的检测精度。并且通过根据两次电压注入得到的电机转子位置的极性，结合两次电压注入得到的电机转子位置计算电机初始位置角，消除利用一次电压注入得到的电机转子位置计算电机初始位置角可能存在的计算误差以及由于两次电压注入得到电机转子位置的极性与实际极性不同存在的计算误差，进一步提高电机初始位置角的检测精度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法，其特征在于，包括：
依次在两相静止坐标系下向电机注入两个不同频率的高频电压，依次获取第一次电压注入对应的第一转子位置和旋转变压器输出的第一位置以及第二次电压注入对应的第二转子位置和旋转变压器输出的第二位置，所述第一转子位置和所述第二转子位置分别是利用比例积分调节器对电压注入后提取的高频电流的幅值进行计算后得到的；
根据所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取第一次电压注入对应的第一电机转子位置和第二次电压注入对应的第二电机转子位置，包括：
在每次电压注入后采样三相电流；
对所述三相电流进行Clark变换和Park变换，得到旋转坐标系下的d轴电流和q轴电流；
依据所述d轴电流和所述q轴电流，计算得到d轴电流幅值和q轴电流幅值；
将所述d轴电流幅值和所述q轴电流幅值的平方差输入比例积分调节器，获取比例积分调节器输出的转子位置，其中，第一次电压注入对应所述第一转子位置，第二次电压注入对应所述第二转子位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角，包括：
对所述第一转子位置进行预处理，使所述第一转子位置和所述第二转子位置极性一致；
判断预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性是否一致；
根据判断结果、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述第一转子位置进行预处理，使所述第一转子位置和所述第二转子位置极性一致，包括：
判断所述第一转子位置与所述第二转子位置的差值是否大于π/2；
若大于π/2，将所述第一转子位置设置为所述第一转子位置与π的差；
若小于-π/2，将所述第一转子位置设置为所述第一转子位置与π的和。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性是否一致，包括：
在所述第二转子位置、所述第二转子位置与π的和值的方向上分别注入等宽电压脉冲，分别获取第一d轴电流幅值和第二d轴电流幅值；
若所述第一d轴电流幅值大于所述第二d轴电流幅值，则预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性一致；
若所述第一d轴电流幅值不大于所述第二d轴电流幅值，则预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性不一致。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据判断结果、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角，包括：
当预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性一致时，按照如下公式计算电机初始位置角：
其中，θini为电机初始位置角，ω1为第一次电压注入的频率，ω2为第二次电压注入的频率，θr1为所述第一转子位置，
为第一转子位置估计值，
k为电机常数，θr2为所述第二转子位置，
为第二转子位置估计值，
θre1为所述第一位置，θre2为所述第二位置，pratio为电机与旋转变压器极对数之比。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据判断结果、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角，包括：
当预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性不一致时，按照如下公式计算电机初始位置角：
8.一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测装置，其特征在于，包括：
转子位置计算单元，用于依次在两相静止坐标系下向电机注入两个不同频率的高频电压，依次获取第一次电压注入对应的第一转子位置和旋转变压器输出的第一位置以及第二次电压注入对应的第二转子位置和旋转变压器输出的第二位置，所述第一转子位置和所述第二转子位置分别是利用比例积分调节器对电压注入后提取的高频电流的幅值进行计算后得到的；
初始位置角计算单元，用于根据所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述转子位置计算单元，具体用于：
在每次电压注入后采样三相电流；
对所述三相电流进行Clark变换和Park变换，得到旋转坐标系下的d轴电流和q轴电流；
依据所述d轴电流和所述q轴电流，计算得到d轴电流幅值和q轴电流幅值；
将所述d轴电流幅值和所述q轴电流幅值的平方差输入比例积分调节器，获取比例积分调节器输出的转子位置，其中，第一次电压注入对应所述第一转子位置，第二次电压注入对应所述第二转子位置。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述初始位置角计算单元包括：
转子位置预处理子单元，用于对所述第一转子位置进行预处理，使所述第一转子位置和所述第二转子位置极性一致；
极性判断单元，用于判断预处理后的所述第一转子位置和所述第二转子位置的极性与实际极性是否一致；
初始位置角计算子单元，用于根据判断结果、以及旋转变压器输出的位置、电机转子位置与电机初始位置角之间的计算关系，计算电机初始位置角。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010255064.1A CN111313769B (zh) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | 一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010255064.1A CN111313769B (zh) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | 一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111313769A true CN111313769A (zh) | 2020-06-19 |
| CN111313769B CN111313769B (zh) | 2022-03-04 |
Family
ID=71160998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010255064.1A Active CN111313769B (zh) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | 一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111313769B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101369796A (zh) * | 2007-08-17 | 2009-02-18 | 深圳市汇川技术股份有限公司 | 检测永磁同步电机转子磁极初始位置的方法和系统 |
| CN101630938A (zh) * | 2009-07-28 | 2010-01-20 | 哈尔滨工业大学 | 无位置传感器永磁同步电机转子初始位置辨识方法 |
| US9325263B1 (en) * | 2014-11-05 | 2016-04-26 | Stmicroelectronics S.R.L. | Sensorless rotor angle detection circuit and method for a permanent magnet synchronous machine |
| CN106374803A (zh) * | 2016-09-12 | 2017-02-01 | 合肥工业大学 | 永磁同步电机转子初始位置辨识方法 |
| CN107517028A (zh) * | 2017-07-24 | 2017-12-26 | 西北工业大学 | 多级式结构的电励磁同步起动/发电机初始位置检测方法 |
-
2020
- 2020-04-02 CN CN202010255064.1A patent/CN111313769B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101369796A (zh) * | 2007-08-17 | 2009-02-18 | 深圳市汇川技术股份有限公司 | 检测永磁同步电机转子磁极初始位置的方法和系统 |
| CN101630938A (zh) * | 2009-07-28 | 2010-01-20 | 哈尔滨工业大学 | 无位置传感器永磁同步电机转子初始位置辨识方法 |
| US9325263B1 (en) * | 2014-11-05 | 2016-04-26 | Stmicroelectronics S.R.L. | Sensorless rotor angle detection circuit and method for a permanent magnet synchronous machine |
| CN106374803A (zh) * | 2016-09-12 | 2017-02-01 | 合肥工业大学 | 永磁同步电机转子初始位置辨识方法 |
| CN107517028A (zh) * | 2017-07-24 | 2017-12-26 | 西北工业大学 | 多级式结构的电励磁同步起动/发电机初始位置检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111313769B (zh) | 2022-03-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109981001B (zh) | 一种低噪音的永磁同步电机转子初始位置检测方法 | |
| CN104852662B (zh) | 永磁同步电机静态电感参数的测量方法及系统 | |
| CN104811102B (zh) | 永磁同步电机的控制系统及参数识别方法 | |
| CN109639202B (zh) | 一种永磁同步电机转子磁极极性判断方法 | |
| CN109067283A (zh) | 一种永磁同步电机转子初始位置辨识系统及方法 | |
| CN111010059B (zh) | 用于永磁同步电机初始位置的检测系统、设备和方法 | |
| CN106374805B (zh) | 永磁同步电机转子静止状态初始位置辨识方法及装置 | |
| CN103701395B (zh) | 一种基于正反序列谐波注入的电机转子初位估计方法 | |
| CN110880897A (zh) | 电机的控制方法及装置、驱动装置 | |
| CN112910352A (zh) | 电机旋变初始转子位置标定方法、装置、电子设备及介质 | |
| CN107872174B (zh) | 一种高频注入法检测永磁同步电机转子位置的补偿方法 | |
| CN109586625B (zh) | 一种无刷直流电机的驱动方法及装置 | |
| CN104579085A (zh) | 电机转子位置的检测方法和检测装置 | |
| WO2021232615A1 (zh) | 电机转子位置检测方法、装置以及电机控制器 | |
| CN107911050B (zh) | 一种高频注入法检测永磁同步电机转子位置的补偿方法 | |
| CN111313769B (zh) | 一种内置式永磁同步电机初始位置角的检测方法及装置 | |
| CN113691183A (zh) | 永磁同步电机的电感辨识方法、系统、介质及终端 | |
| CN113422546A (zh) | 采用脉振正弦电压扫描的永磁同步电机初始位置检测方法 | |
| CN111162717A (zh) | 永磁同步电机转子初始位置角检测方法、装置及存储介质 | |
| CN104506105B (zh) | 电机转子极性的辨识方法和辨识装置 | |
| CN114567222A (zh) | 永磁同步电机静态初始位置估算方法及定子电感辨识方法 | |
| CN111277193B (zh) | 一种永磁同步电机磁极极性辨识的可靠性优化方法及系统 | |
| CN113114077A (zh) | 一种无传感器永磁同步电机初始位置检测方法 | |
| CN112636657A (zh) | 一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法 | |
| CN113783493B (zh) | 一种三级式同步起动发电机的转子初始位置估计方法 |
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 | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20220217 Address after: 230088 2 2, Wutong Road, Hefei new and high tech Zone, Anhui Applicant after: HEFEI YANGGUANG ELECTRIC POWER TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 230088 No. 1699 Xiyou Road, Hefei High-tech Zone, Anhui Province Applicant before: SUNGROW POWER SUPPLY Co.,Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |