CN112636657A - 一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法 - Google Patents
一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112636657A CN112636657A CN202010792492.8A CN202010792492A CN112636657A CN 112636657 A CN112636657 A CN 112636657A CN 202010792492 A CN202010792492 A CN 202010792492A CN 112636657 A CN112636657 A CN 112636657A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rotor
- current
- initial position
- motor
- permanent magnet
- 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
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 11
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 11
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical group C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 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
- 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
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
技术领域
本发明属于电机控制技术领域,尤其涉及一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法。
背景技术
永磁同步电动机因具有高效率、高转矩电流比、高功率密度、可靠性等优点,已在航空航天、汽车、工业制造等领域得到了广泛应用。高性能的永磁同步电机驱动系统广泛采用了矢量控制和直接转矩控制策略,它们都需要位置传感器提供转速与转子位置信息。在永磁同步电机有传感器控制中,常常利用旋转变压器或光电编码器进行转子位置估计,这种传感器能达到很好的转子位置估计精度,但成本高、体积较大,在一些场合无法应用。而霍尔传感器具有成本较低、体积小等优点,可在一个电周期内提供六个准确位置信息,已成功应用在永磁同步电机系统中。但霍尔位置传感器因其离散特性、电磁干扰和安装误差等因素,具有转子位置估算不准和精度不高的问题。
目前,无位置传感器控制技术可通过基波模型或注入高频信息得到电机转子位置信息。其中转子初始位置检测是永磁同步电机实现无位置传感器运行的首要问题,也是实现电机顺利起动的关键所在。针对表贴式永磁同步电机,现有检测方法基于电机定子铁心非线性饱和特性,采用脉振高频注入的方法可实现初始位置检测,但该方法包括多种滤波操作,计算量较大,算法结构冗杂,在工程应用时不易实现。
初始位置检测方法往往需要判断转子直轴正方向。一般采用的方法为:在估计坐标系下向直轴通入正反方向的等宽电压脉冲,利用它们所产生的电流响应来判断。这种方法对电流采样电路要求较高,实现具有一定的难度,系统采样频率也会影响其判断的准确性。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供了一种基于霍尔位置传感器和脉振高频注入结合的表贴式永磁同步电机初始位置检测方法,可检测表贴式永磁同步电机的转子初始位置,解决电机起动阶段转子位置估算精度不高和运算效率低的问题,保证永磁同步电机的顺利起动。
一种基于霍尔位置传感器和脉振高频注入结合的表贴式永磁同步电机初始位置检测方法,包括如下步骤:
(1)转子初始位置检测:采用电流开环结构,设置d-q轴下的电压Ud=0, Uq=0;采用脉振高频注入法,在d轴上注入高频正弦电压信号 Uincos(ωht),采集此时电机三相电流Ia,Ib,Ic,经过坐标变换得到Iq;将Iq和高频正弦信号相调制,经过低通滤波器获得含有位置估计误差信息对信号积分得到转子初始位置值计算方法为,
其中ki为积分增益,ki>0。
(2)直轴正方向判断:读取三相霍尔位置传感器信号,得到当前转子所处霍尔扇区N。
其中LPF选用计算量较少的IIR型低通滤波器对高频谐波量进行滤除,截至频率选为200Hz。
与现有技术相比,本发明可检测表贴式永磁同步电机的转子初始位置,以当前霍尔扇区作为初始角度的给定约束,从而避免了磁极判断,减少运算量,可以解决电机起动阶段转子位置估算精度不高和运算效率低的问题,保证永磁同步电机的顺利起动。
附图说明
图1是本发明的一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法流程图;
图2是本发明的霍尔位置传感器输出波形示意图;
图3是本发明的表贴式永磁同步电机的直轴磁路ψ-i特性曲线图;
图4是本发明的电机各坐标系关系图;
图5是本发明的表贴式永磁同步电机在两相旋转坐标系下动态等效电路图;
图6是本发明的等效单位负反馈系统框架图;
图7是本发明的电机转子初始位置检测运算框架图。
具体实施方式
为了说明本发明所述的技术方案,下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
实施例1
如图1所示为一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法,包括如下步骤,
(1)转子初始位置检测:采用电流开环结构,设置d-q轴下的电压Ud=0,Uq=0;采用脉振高频注入法,在d轴上注入高频正弦电压信号 Uincos(ωht),采集此时电机三相电流Ia,Ib,Ic,经过坐标变换得到Iq;将Iq和高频正弦信号相调制,经过低通滤波器获得含有位置估计误差信息对信号积分得到转子初始位置值计算方法为,
其中ki为积分增益,ki>0;
(2)直轴正方向判断:读取三相霍尔位置传感器信号,得到当前转子所处霍尔扇区N;
其中LPF选用计算量较少的IIR型低通滤波器对高频谐波量进行滤除,截至频率选为200Hz。
进一步的,步骤(3)中所述的判定是否需要补偿的方法为,将转子旋转一周平均分为六个霍尔扇区,获取三路霍尔信号,霍尔位置传感器扇区划分如图2;以当前霍尔扇区作为初始角度的给定约束,判断估计的转子初始位置是否在当前霍尔扇区,如果在当前扇区内,则如果不在当前扇区内,则公式为,
进一步的,步骤(1)中所述的脉振高频注入法的原理为,在注入脉振信号后,因永磁同步电机会有凸极率,在电流反馈信号中会包含位置信息,通过信号处理技术,将位置信息提取出来;表贴式永磁同步电机的凸极率很小,但在脉振信号下会存在饱和凸极效应,所以脉振高频注入法可适用表贴式永磁同步电机中;其中电机直轴磁路的ψ-i特性曲线为图3所示,if为转子永磁体磁场等效励磁电流,直轴磁路的工作点由if决定,通常设计在磁路接近饱和点,如A点所示,对应的直轴电感值为Ld;当在直轴上通入一定的正向电流id +时,此时永磁体产生的磁场方向和直轴电流产生的磁场方向一致,直轴磁路会出现饱和现象,对应的直轴电感值为Ld +;当在直轴上通入一定的负向电流id -时,直轴磁路处于线性段,对应的直轴电感值为Ld -;从图中可以得出如下关系式:
Ld +<Ld≈Ld -; (1)
交轴磁路的ψ-i特性曲线与直轴基本相同,但其工作点在原点,磁路处于线性段,不会出现饱和现象,可得到如下关系式:
Lq +=Lq -=Lq; (2)
由于交、直轴ψ-i特性曲线基本相同,可认为Lq≈Ld -。因此,如果通入适当的直轴正向电流,可以使得表贴式永磁同步电机的直轴电感小于交轴电感,即Ld +<Lq。此时表贴式永磁同步电机可产生凸极率,可采用脉振高频注入法检测电机转子位置。
表贴式永磁同步电机在两相旋转坐标系下动态等效电路如图5,电机处于静止状态时,电压方程可简化为
其中,Zd、Zq为直轴和交轴的阻抗。
结合式(4)(5)(6),可得估计的两相旋转坐标系下的电流响应为,
可将式(13)等效为单位负反馈系统,其结构如图6。它为I型系统,可实现估计初始位置对实际位置的无静差跟踪。
本发明实例的电机转子初始位置检测运算框架如图7,相比传统脉振高频注入法,省略了带通滤波器和锁相环结构,算法更简便,同时当前霍尔扇区作为初始角度的给定约束,可直接确定转子直轴方向,从而避免了磁极判断,减少运算量。解决电机起动阶段转子位置估算精度不高和运算效率低的问题,保证永磁同步电机的顺利起动。
Claims (3)
1.一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)转子初始位置检测:采用电流开环结构,设置d-q轴下的电压Ud=0,Uq=0;采用脉振高频注入法,在d轴上注入高频正弦电压信号Uincos(ωht),采集此时电机三相电流Ia,Ib,Ic,经过坐标变换得到Iq;将Iq和高频正弦信号相调制,经过低通滤波器获得含有位置估计误差信息对信号积分得到转子初始位置值计算方法为,
其中ki为积分增益,ki>0;
(2)直轴正方向判断:读取三相霍尔位置传感器信号,得到当前转子所处霍尔扇区N;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010792492.8A CN112636657B (zh) | 2020-08-09 | 2020-08-09 | 一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010792492.8A CN112636657B (zh) | 2020-08-09 | 2020-08-09 | 一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112636657A true CN112636657A (zh) | 2021-04-09 |
CN112636657B CN112636657B (zh) | 2024-03-29 |
Family
ID=75300134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010792492.8A Active CN112636657B (zh) | 2020-08-09 | 2020-08-09 | 一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112636657B (zh) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003088166A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-20 | Yaskawa Electric Corp | Ac同期モータの初期磁極推定装置 |
US20090146592A1 (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-11 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co. Ltd. | Position sensorless controller for permanent magnet motor |
CN106655952A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-05-10 | 北京工业大学 | 一种检测永磁同步电机转子初始位置的电流包络线法 |
-
2020
- 2020-08-09 CN CN202010792492.8A patent/CN112636657B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003088166A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-20 | Yaskawa Electric Corp | Ac同期モータの初期磁極推定装置 |
US20090146592A1 (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-11 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co. Ltd. | Position sensorless controller for permanent magnet motor |
CN106655952A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-05-10 | 北京工业大学 | 一种检测永磁同步电机转子初始位置的电流包络线法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
刘颖等: "转子磁钢表贴式永磁同步电机转子初始位置检测", 中国电机工程学报, pages 48 - 54 * |
楼震炎: "永磁同步电机的零低速无传感器控制研究", 信息技术, no. 06, pages 139 - 143 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112636657B (zh) | 2024-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109428525B (zh) | 基于参数自修正的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法 | |
CN109889117B (zh) | 基于旋转高频注入法的ipmsm位置观测方法、系统及驱动系统 | |
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 | |
CN108288936B (zh) | 一种永磁直线电机低速无位置传感器控制方法 | |
CN109639202B (zh) | 一种永磁同步电机转子磁极极性判断方法 | |
CN109639205B (zh) | 基于高频方波注入无位置传感器控制的位置误差消除方法 | |
CN109039204B (zh) | 车用永磁同步电机无位置传感器模型预测控制系统及方法 | |
CN108900127B (zh) | 考虑交叉耦合效应的ipmsm低速段无位置传感器控制方法 | |
CN110995072B (zh) | 一种电机转子位置估测方法 | |
CN105227010A (zh) | 一种永磁同步电机无位置传感器位置观测误差谐波脉冲消除方法 | |
CN114598206B (zh) | 永磁同步电机宽速域转子位置观测器设计方法 | |
CN115173774B (zh) | 一种永磁同步电机无位置传感器控制方法及系统 | |
CN110071674A (zh) | 一种无位置传感器永磁同步电机最大转矩电流比控制方法 | |
CN108574444A (zh) | 一种用于永磁同步电机转子初始位置检测方法 | |
CN114268261A (zh) | 一种旋转变压器输出信号直流偏置误差补偿方法 | |
CN111769779A (zh) | 基于改进型Luenberger观测器的PMSM直接转矩控制方法 | |
US20050052177A1 (en) | Method in salient-pole permanent magnet synchronous machine | |
CN114744925A (zh) | 永磁同步电机无位置传感器全速域转子位置测量方法 | |
CN113364375A (zh) | 变结构电流调节器的pmsm驱动系统无传感器控制方法 | |
KR102162033B1 (ko) | 단상 영구자석동기전동기의 옵셋 오차 보상 방법 | |
CN104767451A (zh) | 电梯门机无位置传感器电机转子初始位置的检测方法 | |
CN115242136A (zh) | 一种永磁同步电机的初始状态检测方法 | |
Noguchi et al. | Mechanical-sensorless permanent-magnet motor drive using relative phase information of harmonic currents caused by frequency-modulated three-phase PWM carriers | |
CN114844396B (zh) | Ipmsm无位置传感器mtpa控制方法 | |
CN113992087B (zh) | 一种电机全速域无传感位置估计与控制方法及系统 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |