一种内插式永磁同步电机转子位置信息提取方法技术

本发明专利技术公开了一种内插式永磁同步电机转子位置信息提取方法，包括转子位置信息实时提取和转子初始位置信息提取，本发明专利技术结构科学合理，使用安全方便，通过采用滑窗频谱算法的作用，对前一时刻采样点数据的傅里叶变换进行简单的加减法和一次复数乘法就可得到当前时刻采样点数据的傅里叶变换，大幅降低运算量且易于提取特定频率次信号的幅值，有效提取高频电流信号幅值、实时提取转子位置信息，同时，通过所提取高频电流信号的幅值判断，可得到永磁同步电机的初始位置信息，解决了反电势法无法有效提起转子初始位置的问题，通过搭建小功率实验平台的作用，完成了不同转速下的转子位置辨识验证及转子初始位置精准度测试。

【技术实现步骤摘要】
一种内插式永磁同步电机转子位置信息提取方法
本专利技术涉及内插式永磁同步电机
，具体为一种内插式永磁同步电机转子位置信息提取方法置。
技术介绍
近年来，随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电动机得以迅速的推广应用，永磁同步电动机具有体积小，损耗低，效率高等优点，而转子位置信息的实时有效提取是永磁同步电机是高效可靠运行的前提，现有技术中，实时获取转子位置信息时，运算量大，提取特定频率次信号的幅值困难，运算成本较高，且利用反电势法无法有效提起转子初始位置的问题，所以急需一种内插式永磁同步电机转子位置信息提取方法来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种内插式永磁同步电机转子位置信息提取方法，可以有效解决上述
技术介绍
中提出现有技术中，实时获取转子位置信息时，运算量大，提取特定频率次信号的幅值困难，运算成本较高，且利用反电势法无法有效提起转子初始位置的问题的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种内插式永磁同步电机转子位置信息提取方法，包括转子位置信息实时提取和转子初始位置信息提取，其具体步骤如下所示：转子位置信息实时提取：S1、定义转子励磁绕组上的直角dq坐标系，原点O、纵轴q和横轴d以及定子A轴，其中，定子A轴与横轴d之间的夹角为θ；S2、定义虚拟旋转坐标系，其中，坐标系与dq坐标系为同一原点O，且以原点O进行旋转，旋转角度小于θ，轴与A轴之间的夹角为S3、得出两个坐标系的变换矩阵为：对于内插式永磁同步电机，其在dq坐标系下的磁链方程表示为：S4、在电机定子侧注入高频电压激励信号，并由高频电流矢量产生的磁链方程为并将ψid,ψiq转换到虚拟旋转坐标系，则有并将高频电流分量转换到虚拟旋转坐标系下，得出整理得出其中，LΣ＝(Ld+Lq)/2，LΔ＝(Lq-Ld)/2；S5、采用滑窗离散傅里叶变换进行高频电流分量幅值的提取，定义高频电流为一有限长数据序列，表示为i(m)，其长度为M，则其传统离散傅里叶变换为：其中：WM＝e-j2π/M，并将其展开得出进行两次采样，设第一次采样的M个数据为i(0))到i(M-1)，用数据列i0表示；第二次采样的M个数据为i(1)到i(M)，用数据列i1表示，分别对第一和第二次采样数据进行传统离散傅里叶变换，可得I0(k)和I1(k)分别为：通过对前一时刻采样点数据的傅里叶变换进行加减法和一次复数乘法就可得到当前时刻采样点数据的傅里叶变换，即为：转子初始位置信息提取：检测高频电流信号幅值，当检测到的高频电流信号幅值达到最大时，所对应的相位即为转子N极的位置θN，且将θN与转子夹角相比较，若二者相差小于90°，则提取出来的为实际转子位置角；若二者相差大于90°，则提取出来的为S级位置，并加上180°后才为实际转子位置角度。优选的，所述步骤S3中，磁链方程为其中ψd和ψq为定子磁链的dq轴分量；id和iq为定子电流的dq轴分量；ld和lq分别为交直轴电感，ψf则为永磁励磁分量。优选的，所述步骤S4中，在电机定子侧注入高频电压激励信号，其中，注入高频电压的角速度远大于转子角速度。优选的，所述步骤S4中，磁链方程其中，ψid和ψiq为高频电流矢量产生的dq轴磁链分量；iid和iiq则为对应的高频电流分量。优选的，所述步骤S5中，其中通过设定特定的k值，即可读取特定频率的信号幅值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术结构科学合理，使用安全方便，通过采用滑窗频谱算法的作用，通过对前一时刻采样点数据的傅里叶变换进行简单的加减法和一次复数乘法就可得到当前时刻采样点数据的傅里叶变换，大幅降低运算量且易于提取特定频率次信号的幅值，有效提取高频电流信号幅值、进而通过PI偏差调节实时提取转子位置信息，同时，通过所提取高频电流信号的幅值判断，可得到永磁同步电机的初始位置信息，解决了反电势法无法有效提起转子初始位置的问题，通过搭建小功率实验平台的作用，完成了不同转速下的转子位置辨识验证及转子初始位置精准度测试，节约时间，降低运算成本。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术的虚拟旋转坐标系；图2是本专利技术的转子位置信息提取原理框图；图3是本专利技术的离散数据处理示意图；图4是本专利技术的定子磁链d轴分量与电流之间关系示意图；图5是本专利技术的内插式永磁同步电机实验平台原理图；图6是本专利技术的高频注入下电流波形图；图7是本专利技术的高频电流SDFT解调波形图；图8是本专利技术的SDFT法提取转子位置角及转速示意图；图9是本专利技术的不同转子位置初始位置下高频电流矢量图；图10是本专利技术的转子初始位置角检测误差示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例：如图1-2所示，本专利技术提供一种技术方案，一种内插式永磁同步电机转子位置信息提取方法，包括转子位置信息实时提取和转子初始位置信息提取，其具体步骤如下所示：转子位置信息实时提取：S1、定义转子励磁绕组上的直角dq坐标系，原点O、纵轴q和横轴d以及定子A轴，其中，定子A轴与横轴d之间的夹角为θ；S2、定义虚拟旋转坐标系，其中，坐标系与dq坐标系为同一原点O，且以原点O进行旋转，旋转角度小于θ，轴与A轴之间的夹角为S3、得出两个坐标系的变换矩阵为：对于内插式永磁同步电机，其在dq坐标系下的磁链方程表示为：S4、在电机定子侧注入高频电压激励信号，并由高频电流矢量产生的磁链方程为并将ψid,ψiq转换到虚拟旋转坐标系，则有并将高频电流分量转换到虚拟旋转坐标系下，得出整理得出其中，LΣ＝(Ld+Lq)/2，LΔ＝(Lq-Ld)/2；S5、采用滑窗离散傅里叶变换进行高频电流分量幅值的提取，定义高频电流为一有限长数据序列，表示为i(m)，其长度为M，则其传统离散傅里叶变换为：其中：WM＝e-j2π/M，并将其展开得出进行两次采样，如图3所示，设第一次采样的M个数据为i(0))到i(M-1)，用数据列i0表示；第二次采样的M个数据为i(1)到i(M)，用数据列i1表示，分别对第一和第二次采样数据进行传统离散傅里叶变换，可得I0(k)和I1(k)分别为：通过对前一时刻采样点数据的傅里叶变换进行加减法和一次复数乘法就可得到当前时刻采样点数据的傅里叶变换，即为：为了确保电机的有效启动和运行，需要对同步电机需要进行转子位置进行检测，基于反电动势或者磁链观测原理的无位置传感器控制技术，由于电机静止时反电动势为0，无法进行有效的初始位置检测，而对于内插本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内插式永磁同步电机转子位置信息提取方法，其特征在于：包括转子位置信息实时提取和转子初始位置信息提取，其具体步骤如下所示：/n转子位置信息实时提取：/nS1、定义转子励磁绕组上的直角dq坐标系，原点O、纵轴q和横轴d以及定子A轴，其中，定子A轴与横轴d之间的夹角为θ；/nS2、定义虚拟旋转

【技术特征摘要】
1.一种内插式永磁同步电机转子位置信息提取方法，其特征在于：包括转子位置信息实时提取和转子初始位置信息提取，其具体步骤如下所示：
转子位置信息实时提取：
S1、定义转子励磁绕组上的直角dq坐标系，原点O、纵轴q和横轴d以及定子A轴，其中，定子A轴与横轴d之间的夹角为θ；
S2、定义虚拟旋转坐标系，其中，坐标系与dq坐标系为同一原点O，且以原点O进行旋转，旋转角度小于θ，轴与A轴之间的夹角为
S3、得出两个坐标系的变换矩阵为：对于内插式永磁同步电机，其在dq坐标系下的磁链方程表示为：
S4、在电机定子侧注入高频电压激励信号，并由高频电流矢量产生的磁链方程为并将ψid,ψiq转换到虚拟旋转坐标系，则有并将高频电流分量转换到虚拟旋转坐标系下，得出
整理得出



其中，LΣ＝(Ld+Lq)/2，LΔ＝(Lq-Ld)/2；
S5、采用滑窗离散傅里叶变换进行高频电流分量幅值的提取，定义高频电流为一有限长数据序列，表示为i(m)，其长度为M，则其传统离散傅里叶变换为：其中：WM＝e-j2π/M，并将其展开得出进行两次采样，设第一次采样的M个数据为i(0))到i(M-1)，用数据列i0表示；第二次采样的M个数据为i(1)到i(M)，用数据列i1表示，分别对第一和第二次采样数据进行传统离散傅里叶变换，可得I0(k)和I1(k)分别为：






通...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯文宝，李德路，张刚，刘志坚，王文杰，
申请(专利权)人：江苏建筑职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32