CN112865645B - 一种永磁同步电机初始位置检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机初始位置检测方法，包括寻找合适的电压脉冲宽度时间Ts，通过A向、B向和C向依次导通，记录电流及计算电流差值；计算相间电感Lab，Lbc，Lca；计算初始位置；和进行d轴和q轴电感计算。本发明通过分别向电机三相的磁极方向及相反方向注入电压脉冲，检测相应的不同情况下电机相电流，通过电流的差值计算出电机转子位置。该方法在检测初始位置的时，同时也检测出永磁同步电机的d轴，q轴电感参数。

Description

一种永磁同步电机初始位置检测方法
技术领域
本发明涉及一种永磁同步电机初始位置检测方法，属于永磁同步电机检测技术领域。
背景技术
永磁同步电机在无位置传感器的应用场合中，可以采用V/F控制或者无位置传感器矢量控制方法。这两种方法直接启动时，可能会出现瞬时电机反转的情况，如果想避免反转情况发生，可以进行初始位置检测后再启动。
现有的永磁同步电机初始位置检测方法有很多，本发明检测精准，不受角度分辨率限制，适用于表贴式电机和凸极电机，在运算的同时，检测出电机的电感参数。因此，迫切需要一种永磁同步电机初始位置检测方法，以解决现有技术中存在的这一问题。
为了解决上述技术问题，特提出一种新的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁同步电机初始位置检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种永磁同步电机初始位置检测方法，其特征在于，所述方法包含下述步骤：
步骤一，寻找合适的电压脉冲宽度时间Ts，即直接给定电机电压，电机很容易过流，通过控制逆变器的导通时间来限制电机的电流；藉由逆变器单元控制电机导通相，在电机各相导通过程中，通过电流传感器实时检测电机电流，逐渐增加导通时间，直到电流到达限定值，记录此电压脉冲宽度时间Ts；
其中，导通相序包含A相-B相和B相-A相；每个导通相序导通时间为2个电压脉冲宽度时间Ts，期间停止发一个周期的电压脉冲宽度时间Ts；发波后检测电流，正反方向都检测，记录电流绝对值最大值；并逐渐增加电压脉冲宽度时间Ts，直到电流达到设定电流值；设定电流值为电机额定电流的1.3倍，并记录此时的电压脉冲宽度时间Ts；
步骤二，A相、B相和C相依次导通，并记录电流及计算电流差值：
每个导通相序时间为2个电压脉冲宽度时间Ts；每个相序导通的电压脉冲宽度时间Ts时间后记录电机导通相电流Ia为i1，2个Ts后，记录电机导通相电流Ia为i2，并根据下述公式计算电流差值绝对值：
I1＝|i2-i1|
以及，停止发波一个周期的电压脉冲宽度时间Ts后再进行下一个相序导通，依次分别记录计算每个导通相序的偏差I1，I2，I3，I4，I5，I6；
步骤三，计算相间电感Lab：
根据电感的伏安特性以下述公式进行计算，
Figure GDA0003825760310000021
Imin1＝min{I1,I2}
其中，Udc为当前逆变器的母线电压；并依次计算出相间电感Lbc、Lca；
步骤四，计算初始位置：
通过下述公式计算电流偏差：
Udeta＝I2-I1
Vdeta＝I4-I3
Wdeta＝I6-I5
然后Udeta、Vdeta和Wdeta进行clark变换，以下述公式求出电机转子初始位置：
Figure GDA0003825760310000022
Figure GDA0003825760310000023
其中，θ为永磁同步电机的初始位置，反正切运算为4象限运算；
步骤五，通过下述公式进行d轴和q轴电感Ld、Lq计算：
Figure GDA0003825760310000031
Lbc＝L1-L2 cos(2θ)
Figure GDA0003825760310000032
其中，L1，L2为和差电感与半差电感；
L1＝(Ld+Lq)/2
L2＝(Ld-Lq)/2
所述步骤二导通相序顺序包括A相-B相、B相-A相、B相-C相、C相-B相、C相-A相和A相-C相。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：公开了一种永磁同步电机转子初始位置检测方法。该方法通过分别向电机三相的磁极方向及相反方向注入电压脉冲，检测相应的不同情况下电机相电流，通过电流的差值计算出电机转子位置。该方法在检测初始位置的时，同时也检测出永磁同步电机的d轴，q轴电感参数。
附图说明
图1为本发明检测步骤流程图。
图2为本发明系统检测框图。
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。
请参阅说明书附图，本发明提供一种技术方案：一种永磁同步电机初始位置检测方法，其特征在于，所述方法包含下述步骤：
步骤一，寻找合适的电压脉冲宽度时间Ts，即直接给定电机电压，电机很容易过流，通过控制逆变器的导通时间来限制电机的电流；藉由逆变器单元控制电机导通相，在电机各相导通过程中，通过电流传感器实时检测电机电流，逐渐增加导通时间，直到电流到达限定值，记录此电压脉冲宽度时间Ts；
其中，导通相序包含A相-B相和B相-A相；每个导通相序导通时间为2个电压脉冲宽度时间Ts，期间停止发一个周期的电压脉冲宽度时间Ts；发波后检测电流，正反方向都检测，记录电流绝对值最大值；并逐渐增加电压脉冲宽度时间Ts，直到电流达到设定电流值；设定电流值为电机额定电流的1.3倍，并记录此时的电压脉冲宽度时间Ts；
步骤二，A相、B相和C相依次导通，并记录电流及计算电流差值：
每个导通相序时间为2个电压脉冲宽度时间Ts；每个相序导通的电压脉冲宽度时间Ts时间后记录电机导通相电流Ia为i1，2个Ts后，记录电机导通相电流Ia为i2，并根据下述公式计算电流差值绝对值：
I1＝|i2-i1|
以及，停止发波一个周期的电压脉冲宽度时间Ts后再进行下一个相序导通，依次分别记录计算每个导通相序的偏差I1，I2，I3，I4，I5，I6；
步骤三，计算相间电感Lab：
根据电感的伏安特性以下述公式进行计算，
Figure GDA0003825760310000041
Imin1＝min{I1,I2}
其中，Udc为当前逆变器的母线电压；并依次计算出相间电感Lbc、Lca；
步骤四，计算初始位置：
通过下述公式计算电流偏差：
Udeta＝I2-I1
Vdeta＝I4-I3
Wdeta＝I6-I5
然后Udeta、Vdeta和Wdeta进行clark变换，以下述公式求出电机转子初始位置：
Figure GDA0003825760310000051
Figure GDA0003825760310000052
其中，θ为永磁同步电机的初始位置，反正切运算为4象限运算；
步骤五，通过下述公式进行d轴和q轴电感Ld、Lq计算：
Figure GDA0003825760310000053
Lbc＝L1-L2 cos(2θ)
Figure GDA0003825760310000054
其中，L1，L2为和差电感与半差电感；
L1＝(Ld+Lq)/2
L2＝(Ld-Lq)/2
所述步骤二导通相序顺序包括A相-B相、B相-A相、B相-C相、C相-B相、C相-A相和A相-C相。
在使用的时候，本发明通过分别向电机三相的磁极方向及相反方向注入电压脉冲，检测相应的不同情况下电机相电流，通过电流的差值计算出电机转子位置。该方法在检测初始位置的时，同时也检测出永磁同步电机的d轴，q轴电感参数。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种永磁同步电机初始位置检测方法，其特征在于，所述方法包含下述步骤：
步骤一，寻找合适的电压脉冲宽度时间Ts，即直接给定电机电压，电机很容易过流，通过控制逆变器的导通时间来限制电机的电流；藉由逆变器单元控制电机导通相，在电机各相导通过程中，通过电流传感器实时检测电机电流，逐渐增加导通时间，直到电流到达限定值，记录此电压脉冲宽度时间Ts；
其中，导通相序包含A相-B相和B相-A相；每个导通相序导通时间为2个电压脉冲宽度时间Ts，期间停止发一个周期的电压脉冲宽度时间Ts；发波后检测电流，正反方向都检测，记录电流绝对值最大值；并逐渐增加电压脉冲宽度时间Ts，直到电流达到设定电流值；设定电流值为电机额定电流的1.3倍，并记录此时的电压脉冲宽度时间Ts；
步骤二，A相、B相和C相依次导通，并记录电流及计算电流差值：
每个导通相序时间为2个电压脉冲宽度时间Ts；每个相序导通的电压脉冲宽度时间Ts时间后记录电机导通相电流Ia为i1，2个Ts后，记录电机导通相电流Ia为i2，并根据下述公式计算电流差值绝对值：
I1＝|i2-i1|
以及，停止发波一个周期的电压脉冲宽度时间Ts后再进行下一个相序导通，依次分别记录计算每个导通相序的偏差I1，I2，I3，I4，I5，I6；
步骤三，计算相间电感Lab：
根据电感的伏安特性以下述公式进行计算，
Figure FDA0003825760300000011
Imin1＝min{I1,I2}
其中，Udc为当前逆变器的母线电压；并依次计算出相间电感Lbc、Lca；
步骤四，计算初始位置：
通过下述公式计算电流偏差：
Udeta＝I2-I1
Vdeta＝I4-I3
Wdeta＝I6-I5
然后Udeta、Vdeta和Wdeta进行clark变换，以下述公式求出电机转子初始位置：
Figure FDA0003825760300000021
Figure FDA0003825760300000022
其中，θ为永磁同步电机的初始位置，反正切运算为4象限运算；
步骤五，通过下述公式进行d轴和q轴电感Ld、Lq计算：
Figure FDA0003825760300000023
Lbc＝L1-L2cos(2θ)
Figure FDA0003825760300000024
其中，L1，L2为和差电感与半差电感；
L1＝(Ld+Lq)/2
L2＝(Ld-Lq)/2
所述步骤二导通相序顺序包括A相-B相、B相-A相、B相-C相、C相-B相、C相-A相和A相-C相。
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