CN112968646A - 电机的初始磁极位置检测方法和装置、电力变换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机的初始磁极位置检测方法和装置、电力变换装置，其中，电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机。初始磁极位置检测方法包括：对所述电机施加用于检测初始磁极相位的探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来估计所述电机的临时磁极相位；对估计出的所述临时磁极相位相加预定角度；以及从相加后的临时磁极相位对所述电机施加所述探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来确定所述电机的磁极相位。根据本发明，能够可靠保证电机的起动。

Description

电机的初始磁极位置检测方法和装置、电力变换装置

本分案申请是申请号为201610835960.9、申请日为2016年9月20日、申请人为株式会社安川电机的发明专利的分案申请，该发明专利申请的发明名称为“电机的初始磁极位置检测方法和装置、电力变换装置”。

技术领域

本发明涉及一种电机的初始磁极位置检测方法和装置、电力变换装置、控制装置以及控制方法。

背景技术

在不利用传感器的情况下估计永磁同步电机的转子的磁极相位的方法已知有很多种。

例如，有利用内置式永磁无刷电机的电气凸极性的估计方法。举例说，向作为电机的控制轴的γ轴施加高频信号，观测从γ轴分别偏移±45°的轴上的电流值，并旋转γδ坐标，以使该两个轴上的电流值一致。

另外，还已知一种转子磁极相位估计方法，通过在γ轴上重叠脉冲电压，观测此时δ轴上产生的电流I_δ的符号，并根据该符号来旋转γδ坐标，以使γ轴与d轴一致。

然而，在实现本发明的过程中，本发明的发明人发现了上述的磁极相位估计方法至少存在如下问题。当通过上述的磁极相位估计方法估计初始磁极位置时，原理上收敛于γ轴(估计磁极相位)与d轴(实际磁极相位)之间的误差相位θ_e＝0°、180°的相位上。然而实际上也存在收敛于误差相位θ_e＝±90°的相位的情况。如果误差相位最初就在±90°附近，或者在初始磁极位置估计中因为一些影响而接近到θ_e＝±90°附近，那么估计就容易停滞。一旦停滞在误差相位θ_e＝±90°的相位，则即使为了起动电机而施加转矩电流I_δ，实际上是向d轴施加了电流，从而难以产生转矩。这样，当起动电机时可能发生转矩缺失或不足，或者发生冲击(shock)，甚至还有可能发生电机反转。

发明内容

鉴于上述的技术问题，本发明提供一种永磁同步电机的初始磁极位置检测方法和装置、控制装置以及控制方法，可估计能够可靠保证电机起动的磁极相位。

根据本发明的一个方面，提供一种电机的初始磁极位置检测方法。其中，电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机。所述初始磁极位置检测方法包括：对所述电机施加用于检测初始磁极相位的探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来估计所述电机的临时磁极相位；对估计出的所述临时磁极相位相加预定角度；以及在相加后的临时磁极相位的方向上对所述电机施加所述探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来确定所述电机的磁极相位。

所述预定角度是排除(n×90°－5°)至(n×90°+5°)的区间后的范围内的角度，其中n为0、1、2、3。优选地，选择﹢45°、﹣45°、﹢315°、﹣315°的群中的任一角度作为预定角度，这样在第二次磁极估计时更容易收敛到d轴或-d轴的一者上，即0°和180°的任意角度上。

根据本发明的一个方面，临时磁极相位的估计和磁极相位的确定采用相同的磁极估计方法，分别包括：获取所述电机的驱动电压或驱动电流的分别从所述探测信号的施加相位偏移±45°的方向上的正偏移分量和负偏移分量，根据所述正偏移分量与所述负偏移分量的大小偏差，以预定的第一修正角修正所述临时磁极相位，直至所述正偏移分量与所述负偏移分量的大小一致。此时，探测信号可以是正弦波的电流或电压。

根据本发明的一个方面，临时磁极相位的估计和磁极相位的确定采用相同的磁极估计方法，分别包括：获取所述电机的驱动电压或驱动电流的从所述探测信号的施加相位超前90°的方向上的垂直分量，根据所述垂直分量的积分值与所述探测信号之乘积的符号，以预定的第二修正角修正所述临时磁极相位，直至所述垂直分量的积分值收敛于0。此时，上述的探测信号可以是脉冲信号。脉冲信号可以是正负脉冲波信号，也可以是正脉冲波信号。

在正脉冲信号的情况下，在所述临时磁极相位的估计和所述磁极相位的确定中，可以仅根据垂直分量的积分值的符号，以预定的第二修正角修正所述临时磁极相位。

根据本发明的另一个方面，提供一种电机的初始磁极位置检测装置。其中，电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机。所述初始磁极位置检测装置包括：临时磁极相位估计装置，用于对所述电机施加用于检测初始磁极相位的探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来估计临时磁极相位；相位修正装置，用于对估计出的所述临时磁极相位相加预定角度；以及磁极相位确定装置，用于在相加后的临时磁极相位的方向上对所述电机施加所述探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来确定所述电机的磁极相位。

根据本发明的另一个方面，提供一种电力变换装置，包括上述的初始磁极位置检测装置。

根据本发明的再一个方面，提供一种对电机的初始磁极位置检测机构进行控制的控制装置。所述电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机。所述初始磁极位置检测机构与所述电机相连，向该电机输出驱动信号，并基于该驱动信号执行利用所述电机的电气凸极特性的初始磁极相位估计。所述控制装置包括：输出装置，向所述初始磁极位置检测机构输出磁极相位设定值，以使所述初始磁极位置检测机构将该磁极相位设定值作为起始值执行初始磁极相位估计；输入装置，输入由所述初始磁极位置检测机构估计出的临时磁极相位；以及判断装置，判断所输入的初始磁极相位是否为执行第一次所述初始磁极相位估计的结果，如果通过所述判断装置判断出所述初始磁极相位是执行第一次所述初始磁极相位估计的结果，则所述输出装置将该初始磁极相位与预定角度相加作为所述磁极相位设定值输出，如果不是，则所述输出装置将所述临时磁极相位确定为初始磁极相位。

根据本发明的又一个方面，提供一种对电机的初始磁极位置检测机构进行控制的控制方法。所述电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机。所述初始磁极位置检测机构与所述电机相连，向该电机输出驱动信号，并基于该驱动信号执行利用所述电机的电气凸极特性的初始磁极相位估计。所述控制方法包括：输出步骤，向所述初始磁极位置检测机构输出磁极相位设定值，以使所述初始磁极位置检测机构将该磁极相位设定值作为起始值执行初始磁极相位估计；输入步骤，输入由所述初始磁极位置检测机构估计的临时磁极相位；以及判断步骤，判断所输入的临时磁极相位是否为执行第一次所述初始磁极相位估计的结果，在所述输出步骤中，如果通过所述判断装置判断出所述临时磁极相位是执行第一次所述初始磁极相位估计的结果，则将该临时磁极相位与预定角度相加作为磁极相位设定值输出，如果不是，则将所述临时磁极相位确定为初始磁极相位。

另外，根据本发明的又一个方面，还提供一种电机的初始磁极位置检测系统。所述电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机。所述初始磁极位置检测系统包括初始磁极位置检测机构和控制装置，所述初始磁极位置检测机构与所述电机相连，向该电机输出驱动信号，并基于该驱动信号执行利用所述电机的电气凸极特性的初始磁极相位估计；以及控制装置，控制所述初始磁极位置检测机构的所述初始磁极相位估计，并包括：输出装置，向所述初始磁极位置检测机构输出磁极相位设定值；输入装置，输入由所述初始磁极位置检测机构估计出的临时磁极相位；以及判断装置，判断所输入的临时磁极相位是否为执行第一次所述初始磁极相位估计的结果；其中，如果通过所述判断装置判断出所述初始磁极相位是执行第一次所述初始磁极相位估计的结果，则所述输出装置将该初始磁极相位与预定角度相加作为所述磁极相位设定值输出，如果不是，则所述输出装置将所述临时磁极相位确定为初始磁极相位，所述初始磁极位置检测机构一旦接收到所述磁极相位设定值就将该磁极相位设定值作为起始值执行所述初始磁极相位估计。

根据本发明，能够可靠保证电机的起动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明，下面对本发明的实施例结合本发明实施例所用的附图进行说明，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。

图1是示出内置式永磁同步电机的电气凸极特性的模式图；

图2是示出根据本发明的初始磁极位置检测方法的流程图；

图3是示出根据本发明的电机的初始磁极位置检测装置的功能框图；

图4是示出作为根据本发明实施方式的初始磁极位置检测系统的构成示意图；

图5是示出根据本发明实施方式的电机的初始磁极位置检测方法的一个示例的流程图；

图6是示出根据本发明的实施例1的初始磁极位置检测机构的的构成示意图；

图7是示出实现图6所示的磁极位置检测机构中的磁极相位估计器的一个示例的流程图；

图8是示出根据本发明的实施例2的初始磁极位置检测机构的构成示意图；

图9是示出实现图8所示的磁极位置检测机构中的磁极相位估计器的一个示例的原理图；

图10是示出根据本发明的实施例2采用的探测信号的一个示例的示意图。

具体实施方式

下面，对本发明的实施方式进行说明。显然，这里描述的实施方式是用于实现本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。在本发明实施例的说明中，为了使得本发明更加清楚，对于相关公知功能以及与本发明没有直接关系的结构、功能，省略具体说明。

应理解，本发明适用于具备直轴电感与交轴电感不相同的电气凸极特性的各种永磁同步电机，例如内置式永磁同步电机等。

图1是示出内置式永磁同步电机的电气凸极特性的模式图。图1中示出了旋转坐标系(dq坐标系)和控制坐标系(γδ坐标系)。dq坐标系以电机的转子N极为d轴，以相对于d轴超前90°电角度的轴为q轴。γδ坐标系是与dq坐标的误差角度为θ_e的坐标系，以估计的电机转子位置的N极为γ轴，以相对于γ轴超前90°电角度的轴为δ轴。如图所示，内置式永磁同步电机具备交轴电感(q轴电感)大于直轴电感(d轴电感)的电气凸极特性。

而针对无位置传感器的内置式永磁同步电机，获取转子初始磁极位置的方法通常通过转子磁极位置估计和磁极极性判断来实现。首先利用内置式永磁同步电机的直轴电感与交轴电感不相同的电气凸极特性，通过往定子绕组注入探测信号进行转子的初始磁极相位估计，获得原理上收敛于误差相位θ_e为0°或180°的相位的初始磁极相位。接着，对估计的初始磁极相位进行极性判断，例如在定子绕组中注入两个相反方向的脉冲信号，通过对直轴电流的值进行比较来判断磁极极性，如果判断结果为与直轴(d轴正方向)一致，则确定为转子磁极的初始磁极位置，如果与直轴相差180°的电角度，则修正180°后确定为转子磁极的初始磁极位置。磁极极性的判断由于与本发明无直接关系，因此在下面的说明中不再赘述。

图2是示出根据本发明的电机的初始磁极位置检测方法的示意图。如图2所示，根据本发明的电机的初始磁极位置检测方法包括：临时磁极相位估计步骤S1、相位修正步骤S2以及磁极位置确定步骤S3。

在步骤S1中，对电机施加用于检测电机转子的初始磁极位置的探测信号，基于此时电机的驱动电压或驱动电流来估计电机的临时磁极相位θ_γ’。

在步骤S2中，对估计出的临时磁极相位θ_γ’相加预定角度△θ₀，作为修正磁极相位θ_γ。

接着在步骤S3中，在修正磁极相位θ_γ的方向上对电机施加探测信号，同样地获取此时电机的驱动电压或驱动电流，并基于此估计电机的磁极相位，并将估计出的磁极相位确定为电机转子的初始磁极相位。

根据本发明，通过执行一次磁极位置估计后，进行角度修正，然后再次执行磁极位置估计来确定初始磁极相位，由此能够避开相位误差为±90°的相位而准确获得相位误差为0°或180°的初始磁极相位，从而能够保证电机的可靠起动。

当估计的磁极相位θ_γ’收敛于误差相位θ_e为90°的相位时，旋转很小角度再次执行磁极相位估计就能够使其从误差相位θ_e＝90°的相位离开，因此这里预定角度△θ₀可以采用任意的角度。能够使得估计的磁极相位从误差相位θ_e＝90°的相位离开的角度范围受电机的规格、带负载与否以及载荷大小等因素的影响而不同。例如，可以从在dq坐标上排除(n×90°－5°)至(n×90°+5°)的区间后的范围内选定任意一角度作为预定角度△θ₀，其中n为0、1、2、3。优选地，选择﹢45°、﹣45°、﹢315°、﹣315°中的任一角度作为预定角度△θ₀，这样在再次执行磁极估计来确定磁极位置时更容易收敛到d轴或-d轴上。

这里，用于检测电机转子的初始磁极相位的探测信号可以是旋转信号，例如可以是正弦波电流或正弦波电压。另外，也可以是脉冲信号，例如可以是正负脉冲信号或正脉冲信号。该探测信号优选采用高频信号，例如可采用高频旋转信号或高频脉冲信号。

图3是示出根据本发明实施方式的电机的初始磁极位置检测装置的功能框图。

如图3所示，初始磁极位置检测装置1包括：临时磁极相位估计装置10、相位修正装置20以及磁极相位确定装置30。

临时磁极相位估计装置10对电机施加用于检测电机转子的初始磁极位置的探测信号，基于此时电机的驱动电压或驱动电流来估计电机的临时磁极相位θ_γ’。

相位修正装置20对估计出的临时磁极相位θ_γ’相加预定角度△θ₀，作为修正磁极相位(下面根据需要也称为磁极相位设定值)θ_γ。

磁极相位确定装置30在修正磁极相位θ_γ的方向上对电机施加探测信号，同样地获取此时电机的驱动电压或驱动电流，并基于此估计电机的磁极相位作为电机转子的初始磁极相位。

根据本发明的电力变换装置可以包括初始磁极位置检测装置1，通过初始磁极位置检测装置1检测电机的初始磁极位置，以用于电动机起动。

下面，基于图4和图5对作为根据本发明的实施方式的初始磁极位置检测系统和初始磁极位置检测控制方法进行说明。图4是示出根据本发明实施方式的初始磁极位置检测系统的构成示意图，图5是示出根据本发明实施方式的初始磁极位置检测系统中的初始磁极位置检测控制方法的一个示例的流程图。

初始磁极位置检测系统执行电机M的转子的初始磁极位置检测，获得转子的初始磁极位置，以用于该电机M的起动控制。如图4所示，初始磁极位置检测系统包括控制装置101和初始磁极位置检测机构102。控制装置101向初始磁极位置检测机构102输出磁极相位设定值θ_γ，控制初始磁极位置检测机构102的磁极位置估计。初始磁极位置检测机构102在接收到来自控制装置101的磁极相位设定值θ_γ时，生成用于检测初始磁极相位的探测信号V_γRef，观测基于探测信号产生的电机的驱动信号来执行磁极相位估计，估计并输出磁极相位估计值θ_γ’。

控制装置101包括输出装置1011、判断装置1012以及输入装置1013。

下面，结合图5对上述初始磁极位置检测系统中的初始磁极位置检测控制方法进行说明。

在步骤S001，输出装置1011将磁极相位设定值θ_γ设定为任意值，并将其输出给初始磁极位置检测机构102以启动初始磁极位置估计。初始磁极位置检测机构102在接收到磁极相位设定值θ_γ时，启动磁极相位估计，求出临时磁极相位θ_γ’。

在步骤S002，输入装置1013输入由初始磁极位置检测机构102估计的临时磁极相位θ_γ’。

在步骤S003，判断装置1012判断临时磁极相位θ_γ’是否为第一次估计的结果。

如果是第一次估计的结果，则进入步骤S004，输出装置1011对该临时磁极相位θ_γ’相加预定角度△θ₀作为磁极相位设定值θ_γ，并将其输出给初始磁极位置检测机构102以再次执行初始磁极位置估计。这里，将预定角度△θ₀设定为45°。

如果不是第一次估计的结果，则进入步骤S005，输出装置1011将临时磁极相位θ_γ’确定为初始磁极相位。

下面，基于图6和图7对初始磁极位置检测系统中的初始磁极位置检测机构102的一个实施例以及其中的磁极相位估计器1026的实现例进行说明。图6是示出根据本发明实施例1的初始磁极位置检测机构102的构成示意图。图7是示出实现上述磁极位置检测机构102中的磁极相位估计器1026的一个示例的流程图。

如图6所示，磁极位置检测机构102包括信号发生器1021、空间矢量计算器1022、逆变器单元1023、电流检测器1024、三相两相变换器1025以及磁极相位估计器1026。

磁极位置检测机构102从控制装置101接收到磁极相位设定值θ_γ时，将磁极相位设定值θ_γ设定为估计起始值，启动初始磁极相位估计。具体地，信号发生器1021生成用于检测转子的初始磁极位置的探测信号，这里作为示例，生成高频正弦波电压V_γRef。空间矢量计算器1022接收来自信号发生器1021的高频正弦波电压V_γRef，将其转换成三相电压指令值Vu*、Vv*、Vw*，指示给逆变器单元1023。逆变器单元1023基于来自空间矢量计算器1022的三相电压指令值Vu*、Vv*、Vw*向电机M输出三相驱动信号。逆变器单元1023例如包括门驱动器和逆变器。电流检测器1024检测电机M的驱动电流。例如，电流检测器1024检测电机M的三相驱动电流Iu、Iv、Iw中的至少两相的驱动电流。三相两相变换器1025将由电流检测器1024检测的电机M的驱动电流转换成直轴电流I_γ和交轴电流I_δ。初始磁极相位估计器1026从三相两相变换器1025输入直轴电流I_γ和交轴电流I_δ来估计出转子的临时磁极相位θ_γ’。

下面，主要结合图7对磁极相位估计器1026的实现例进行说明。根据本实施例的磁极相位估计器1026获取电机的驱动电压或驱动电流的分别从探测信号V_γRef的施加相位偏移±45°的方向上的正偏移分量和负偏移分量，根据所述正偏移分量与所述负偏移分量的大小偏差，以预定的第一修正角△θ₁进行临时磁极相位的修正，直至得到正偏移分量与负偏移分量的大小一致的磁极相位。

具体地，如图7所示，首先，从三相两相变换器1025输入k·Ts秒(Ts为采样时间)时的直轴电流I_γ(k)和交轴电流I_δ(k)(S101)，然后，由这些电流计算相对于γ轴分别偏离±45°的方向上的两个电流分量(分别对应于本发明的正偏移分量和负偏移分量)，并计算各自的有效值I_γ+45°(k)和I_γ﹣45°(k)(S102)。接着在步骤S103，判断这两个有效值的大小是否一致。具体地，计算两个有效值的差值的绝对值并判断是否小于预先设定的容许差值ε。如果小于容许误差ε(S103：是)，则认为上述两个有效值相等，将此时的磁极相位估计值θ_m(k)作为估计出的临时磁极相位θ_γ’输出给控制装置101(S106)，并结束本次估计。如果上述两个有效值的差值的绝对值大于等于容许误差ε(S103：否)，则判断上述两个有效值不相等，进入步骤S104中，根据上述两个电流分量的大小偏差以预定的第一修正角△θ₁进行临时磁极相位的修正。具体地，计算上述两个电流分量的有效值I_γ+45°(k)和I_γ﹣45°(k)的差值，并在该差值大于0时对θ_m(k)相加第一修正角△θ₁，小于0时减去第一修正角△θ₁，等于零时加0，作为θ_m(k+1)。然后，循环步骤k增1，返回到步骤S101继续各步骤的处理。

以上，结合图6和图7，对磁极位置检测机构102的一个实施例和其中的磁极相位估计器1026的一个实现例进行了说明。在该例子中，观测相对于控制轴(γ轴，即探测信号的施加轴)分别偏离±45°的方向上的电流分量I_γ+45和I_γ﹣45的大小偏差，并通过旋转γδ坐标，估计出了该两个电流分量大小相一致的控制轴相位。

但由上述示例，本领域技术人员显然能够容易想到观测相对于控制轴分别偏离±45°的方向上的两个电感分量进行磁极相位估计的方式也能够适用于本发明。

另外，根据本发明的初始磁极位置检测系统中的初始磁极位置检测机构102也可以采用其他的实施方式。

下面，结合图8至图10对初始磁极位置检测机构102的另一个实施例以及其中的磁极相位估计器1026’的实现例进行说明。图8是示出根据本发明的实施例2的初始磁极位置检测机构102的构成示意图。图9是示出实现上述磁极位置检测机构102中的磁极相位估计器1026’的一个示例的流程图。图10是示出根据本发明的实施例2采用的探测信号的一个示例的示意图。

这里，图8所示的磁极位置检测机构102与图6所示的磁极位置检测机构102相比不同点仅在于磁极相位估计器1026’、从信号发生器1021’生成正负脉冲电流信号I_γRef作为用于检测转子的初始磁极位置的探测信号、以及从信号发生器1021’还向该磁极相位估计器1026’输入该探测信号I_γRef。这里，正负脉冲电流信号I_γRef的形状不特别限定，可以是方波、三角波等任意形状波。这里优选方波信号，更优选间歇性的方波信号，如图10所示。另外，正负脉冲电流信号I_γRef还优选是高频信号的。因此，在图8的图示中，对于与图6相同的构成部分采用与图6相同的符号表示，并对于图8所示的磁极位置检测机构102不再赘述。

下面，主要结合图9对磁极相位估计器1026’的实现例进行说明。根据本实施例的磁极相位估计器1026’获取电机的驱动电压或驱动电流的从探测信号I_γRef的施加相位(γ轴)超前90°的方向(δ轴)上的垂直分量I_δ，根据该垂直分量的积分值与探测信号之乘积f_γ的符号，以预定的第二修正角△θ₂进行临时磁极相位的修正，直至垂直分量的积分值收敛于0。其中，垂直分量的积分值与探测信号之乘积f_γ可如下式(1)和(2)表示。

其中，I_γ为γ轴电流，I_δ为δ轴电流，L_q为q轴电感，L_d为d轴电感，R_s为定子电阻，θ_e为γ轴与d轴之间的相位误差。

具体地，如图9所示，首先，从三相两相变换器1025输入k·Ts秒(Ts为采样时间)时的直轴电流I_γ(k)和交轴电流I_δ(k)(S201)。然后，根据高频正负脉冲电流信号I_γRef的值使处理分支(S202)。

当在步骤S202中判断为I_γRef非0时，进行t时间点的sign(I_γRef(k))·∫I_δdt运算，存储在f_γ(t)中(S203)。接着，在步骤S204、S205、S206中，根据f_γ(t)的符号，确定修正方向，即确定预定的第二修正角△θ2是取正还是取负号。然后，循环步骤k增1(S207)，返回到步骤S201继续各步骤的处理。

当在步骤S202中判断为I_γRef为0时执行另一路分支的处理。即，判断上次的I_γRef(k-1)是否为0(S208)。如果判断为0(S208：是)，则维持磁极相位估计值θ_m(k+1)＝θ_m(k)(S209)。如果判断为不为0(S208：否)，则根据由前面的步骤S203以下的处理确定的第二修正角△θ₂进行磁极相位的修正(S210)。

接着，为了下一循环的步骤S203～S206的支路的处理，重置I_δ的积分项(S211)。

如此，进行磁极相位的修正，直到垂直分量的积分值收敛于0。具体地，可以考虑当满足磁极相位估计的执行时间达到预定时间长度，例如0.1秒时，或者，也可以考虑当垂直分量的积分值小于预定的容许误差时，认为垂直分量的积分值收敛于0，从而将此时的磁极相位估计值θ_m(k)作为估计出的临时磁极相位θ_γ’输出给控制装置101，并结束本次估计。

另外，如果注入单向脉冲信号例如正脉冲信号作为探测信号，那么可以不考虑探测信号的符号，而是仅根据上述垂直分量的积分值的符号来修正磁极相位。

以上结合附图，基于本发明的实施方式对本发明进行了详细的说明。根据上述本发明的实施方式，通过执行一次磁极相位估计后，进行角度修正，然后再次执行磁极相位估计来确定初始磁极相位，由此能够避开相位误差为±90°的相位而准确获得相位误差为0°或180°的初始磁极相位，从而能够保证电机的可靠起动。

在上述的实施方式中，是在电机停止的状态下注入用于检测初始磁极位置的探测信号进行初始磁极相位估计的，但也可以在向电机注入驱动指令进行驱动的同时叠加探测信号进行初始磁极相位估计。此时，优选注入具有与电机的驱动频率不同的频率的探测信号。

在上述的实施方式中，设置电流检测器检测电机的驱动电流来进行初始磁极相位估计的，但也可以设置电压检测器检测电机的驱动电压来进行初始磁极相位估计。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的装置、机构、单元及算法步骤中的至少一部分能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

以上，参考附图对本发明的具体实施方式进行了说明，但这些附图以及说明书中公开的内容以及所适用的特定的术语仅仅是用于说明本发明的，而并非用于限定含义或限制权利要求书中记载的本发明范围的。因此，本领域技术人员能够在不脱离本发明宗旨的范围内依照本发明的构思作出各种变形以及其它等同实施方式，而且能够理解这些变形以及其它等同实施方式也被包含在本申请权利要求书中限定的本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电机的初始磁极位置检测方法，所述电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机，所述初始磁极位置检测方法的特征在于，包括：

对所述电机施加用于检测初始磁极相位的探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来估计所述电机的临时磁极相位；

对估计出的所述临时磁极相位相加预定角度；以及

在相加后的临时磁极相位的方向上对所述电机施加所述探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来确定所述电机的初始磁极相位，

所述预定角度是排除(n×90°－5°)至(n×90°+5°)的区间后的范围内的角度，其中n为0、1、2、3，

所述探测信号是脉冲信号，

所述临时磁极相位的估计和所述初始磁极相位的确定均包括：获取所述电机的驱动电压或驱动电流的从所述探测信号的施加相位超前90°的方向上的垂直分量，根据该垂直分量的积分值与探测信号之乘积的符号，以预定的第二修正角修正所述临时磁极相位，直至所述垂直分量的积分值收敛于0。

2.根据权利要求1所述的初始磁极位置检测方法，其中，所述脉冲信号是正脉冲信号，

在所述临时磁极相位的估计和所述初始磁极相位的确定中，均根据所述垂直分量的积分值的符号，以所述预定的第二修正角修正所述临时磁极相位。

3.一种电机的初始磁极位置检测装置，所述电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机，所述初始磁极位置检测装置的特征在于，包括：

临时磁极相位估计装置，用于对所述电机施加用于检测初始磁极相位的探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来估计临时磁极相位；

相位修正装置，用于对估计出的所述临时磁极相位相加预定角度△θ0；以及

磁极相位确定装置，用于在相加后的临时磁极相位的方向上对所述电机施加所述探测信号，基于所述电机的驱动电压或驱动电流来确定所述电机的初始磁极相位，

所述预定角度是排除(n×90°－5°)至(n×90°+5°)的区间后的范围内的角度，其中n为0、1、2、3，

所述探测信号是脉冲信号，

所述临时磁极相位估计装置和所述磁极相位确定装置均包括：获取所述电机的驱动电压或驱动电流的从所述探测信号的施加相位超前90°的方向上的垂直分量，根据所述垂直分量的积分值与所述探测信号之乘积的符号，以预定的第二修正角修正所述临时磁极相位，直至所述垂直分量的积分值收敛于0。

4.根据权利要求3所述的初始磁极位置检测装置，其中，所述脉冲信号是正脉冲信号，

所述临时磁极相位估计装置和所述磁极相位确定装置均根据所述垂直分量的积分值的符号，以所述预定的第二修正角修正所述临时磁极相位。

5.一种电力变换装置，包括权利要求3或4所述的初始磁极位置检测装置。

6.一种控制装置，对电机的初始磁极位置检测机构进行控制，所述电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机，所述初始磁极位置检测机构与所述电机相连，向该电机输出驱动信号，并基于该驱动信号执行利用所述电机的电气凸极特性的初始磁极相位估计，所述控制装置的特征在于，包括：

输出装置，向所述初始磁极位置检测机构输出磁极相位设定值，以使所述初始磁极位置检测机构将该磁极相位设定值作为起始值执行初始磁极相位估计；

输入装置，输入由所述初始磁极位置检测机构估计的临时磁极相位；以及

判断装置，判断所输入的临时磁极相位是否为执行第一次所述初始磁极相位估计的结果，

其中，如果通过所述判断装置判断出所述临时磁极相位是执行第一次所述初始磁极相位估计的结果，则所述输出装置将该临时磁极相位与预定角度相加作为所述磁极相位设定值输出，如果不是，则所述输出装置将所述临时磁极相位确定为初始磁极相位，

所述临时磁极相位的估计和所述初始磁极相位的确定均包括：获取所述电机的驱动电压或驱动电流的从探测信号的施加相位超前90°的方向上的垂直分量，根据该垂直分量的积分值与探测信号之乘积的符号，以预定的第二修正角修正所述临时磁极相位，直至所述垂直分量的积分值收敛于0，

所述探测信号是脉冲信号。

7.一种控制方法，对电机的初始磁极位置检测机构进行控制，所述电机是具备电气凸极特性的永磁同步电机，所述初始磁极位置检测机构与所述电机相连，向该电机输出驱动信号，并基于该驱动信号执行利用所述电机的电气凸极特性的初始磁极相位估计，所述控制方法的特征在于，包括：

输出步骤，向所述初始磁极位置检测机构输出磁极相位设定值，以使所述初始磁极位置检测机构将该磁极相位设定值作为起始值执行初始磁极相位估计；

输入步骤，输入由所述初始磁极位置检测机构估计的临时磁极相位；以及

判断步骤，判断所输入的临时磁极相位是否为执行第一次所述初始磁极相位估计的结果，

在所述输出步骤中，如果通过所述判断装置判断出所述临时磁极相位是执行第一次所述初始磁极相位估计的结果，则将该临时磁极相位与预定角度相加作为磁极相位设定值输出，如果不是，则将所述临时磁极相位确定为初始磁极相位，

所述临时磁极相位的估计和所述初始磁极相位的确定均包括：获取所述电机的驱动电压或驱动电流的从所述探测信号的施加相位超前90°的方向上的垂直分量，根据该垂直分量的积分值与探测信号之乘积的符号，以预定的第二修正角修正所述临时磁极相位，直至所述垂直分量的积分值收敛于0，

所述探测信号是脉冲信号。

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