检测永磁同步电机转子磁极初始位置的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种检测永磁同步电机转子初始位置的方法，包括（ａ）设置假设磁极位置；（ｂ）向电机输入作正方向和负方向的周期变化的ｄ０轴电流，在所述周期内电机保持静止；（ｃ）判断一个周期内ｑ０轴累加电流是否大于设定阈值，若大于设定阈值，则执行步骤（ｄ）；若等于或小于设定阈值，则执行步骤（ｅ）；（ｄ）根据ｑ０轴累加电流的极性调整假设磁极位置，并执行步骤（ｂ）；（ｅ）以所述假设磁极位置为转子初始位置，检测结束。本发明专利技术还提供一种对应的系统。本发明专利技术利用永磁同步电机的特性，在电机起动前获取转子磁极的初始位置角，从而使得永磁同步电机能够以矢量控制方式实现最大转矩起动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种永磁同步电机，更具体地说，涉及一种检测永磁同步电机 转子磁极初始位置的方法和系统。
技术介绍
为了达到优良的控制性能，交流永磁同步电机一般都采用闭环矢量控制方 法。永磁同步电机矢量控制的一个关键问题是需要获取转子磁极的准确位置。 通常在获取磁极位置时，需要在电机轴端连接一个绝对位置编码器，以检测永 磁同步电机的速度和磁极位置。然而，对于没有绝对位置信号的增量式编码器， 电机起动时不能得到磁极的初始位置。需要先开环控制电机转动起来，直到检 测到编码器的基准信号以后，矢量控制才能够正常进行。对磁极初始位置判断的准确性直接关系到电机能否顺利起动，以及能否以 最大转矩启动。而且转子磁极初始位置角的检测也是实现永磁同步电机无速度 传感器矢量控制的基本要求。目前解决永磁同步电机初始位置检测的问题主要采用以下几种方法1)使用绝对位置编码器；2)使用具有UVW三相位置识别的编码器。但是绝对 位置编码器价格昂贵，适用的场合受限；UVW编码器和电机极数有关，且初 始位置检测精度只有士30度电角度。此外也有利用Lyapimov稳态理论对磁极位置不确定的情况下自适应起动 电机的方式，其能够在1秒内收敛到正确的磁极位置。然而该方法算法过于复 杂，而且不能够保证确保电机以最大转矩起动。解决初始位置不确定情况下永磁同步电机起动的最优方法还是在静止情 况下检测出磁极的准确初始位置，然后再起动，从而实现最大转矩起动。但是 当前文献上提供的永磁同步电机磁极初始位置角检测的方法，多数都是利用永磁同步电机在助磁和弱磁情况下绕组的电感大小不一样的原理来检测，初始位 置角检测的精度不能够保证，不具有太大的实用价值。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对上述永磁同步电机在无绝对位置编码 器时初始位置检测算法复杂或精度不高的缺陷，提供一种检测永磁同步电机转 子磁极初始位置的方法及系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种检测永磁同步电机 转子磁极初始位置的方法，包括(a) 设置假设磁极位置，其对应转子磁场定向的同步坐标轴系为dO—qO 轴，其中dO轴为磁场同方向，qO轴为与磁场正交方向；(b) 使所述qO轴累加电流清零，并向电机输入作正方向和负方向的周期 变化的d0轴电流，在所述周期内电机保持静止；(c) 判断一个周期内qO轴累加电流是否大于设定阈值，若大于设定阈值， 则执行步骤(d);若等于或小于设定阈值，则执行歩骤(e);(d) 根据qO轴累加电流的极性调整假设磁极位置，并执行步骤(b);(e) 以所述假设磁极位置为转子磁极初始位置，检测结束。 在本专利技术所述的检测永磁同步电机转子磁极初始位置的方法中，所述步骤(d)进一步包括(dl)判断qO轴的累加电流的极性是否为正，若为正，则执行步骤(d2); 若为负，则执行步骤(d3);(d2)将假设磁极位置加上一个临时步长角作为新的假设磁极位置，并执行步骤(b);(d3)将假设磁极位置减去所述临时步长角作为新的假设磁极位置，并执 行步骤(b)。在本专利技术所述的检测永磁同步电机转子磁极初始位置的方法中，所述步骤(d2)进一步包括(d21)判断q0轴的累加电流的极性是否与上一周期内的q0轴累加电流极性相同，若相同，则执行步骤(d22);若不相同，则执行步骤(d23);(d22)将假设磁极位置加上一个临时步长角作为新的假设磁极位置，并执行步骤(b);(d23)减小所述临时步长角作为新的临时步长角，并执行步骤(d22)。 在本专利技术所述的检测永磁同步电机转子磁极初始位置的方法中，所述步骤(d3)进一步包括(d31)判断qO轴的累加电流的极性是否与上一周期内的qO轴累加电流 极性相同，若相同，则执行步骤(d32);若不相同，则执行步骤(d33);(d32)将假设磁极位置减去所述临时步长角作为新的假设磁极位置，并 执行步骤(b);(d33)减小所述临时步长角作为新的临时步长角，并执行步骤(d32)。 在本专利技术所述的检测永磁同步电机转子磁极初始位置的方法中，所述步骤 (b)中输入电机的dO轴方向的正方向电流和负方向电流大小相等、持续时间相同。在本专利技术所述的检测永磁同步电机转子磁极初始位置的方法中，一个周期 内所述q0轴的累加电流值在d0轴的电流正方向增加过程中累加、在d0轴的 电流负方向增加过程中累减。本专利技术还提供一种检测永磁同步电机转子磁极初始位置的系统，包括电流 调节单元、设置单元、判断单元以及调整单元所述设置单元，用于设置初始的假设磁极位置，所述假设磁极位置对应转 子磁场定向的同步坐标轴系为dO — qO轴，其中d0轴为磁场同方向，q0轴为 与磁场正交方向；电流调节单元，用于向电机输入作正方向和负方向的周期变化的d0轴电 流，在所述周期内电机保持静止；判断单元，用于判断一个周期内qO轴累加电流是否大于设定阈值；若等于或小于设定阈值，则以所述假设磁极位置为转子初始位置，检测结束；调整单元，用于在q0轴累加电流大于设定阈值时根据q0轴累加电流的极 性调整假设磁极位置，并使电流调节单元继续输入d0轴电流。在本专利技术所述的检测永磁同步电机转子磁极初始位置的系统中，所述调整 单元进一步包括-第一极性判断子单元，用于判断q0轴的累加电流的极性是否为正；第一位置调整子单元，用于在确定q0轴的累加电流的极性为正时将假设 磁极位置加上一个临时步长角作为新的假设磁极位置；第二位置调整子单元，用于在确定q0轴的累加电流的极性为负时将假设 磁极位置减去所述临时步长角作为新的假设磁极位置。在本专利技术所述的检测永磁同步电机转子磁极初始位置的系统中，所述调整 单元进一步包括第二极性判断子单元，用于在所述第一极性判断子单元确定qO轴的累加 电流的极性为正时，判断q0轴累加电流的极性是否与上一周期内的q0轴累加 电流极性相同；第三位置调整子单元，用于在第二极性判断子单元确定q0轴累加电流的 极性与上一周期的累加电流极性相同时，将假设磁极位置加上一个临时步长角 作为新的假设磁极位置；第四位置调整子单元，用于在第二极性判断子单元确定q0轴累加电流的 极性与上一周期的累加电流极性不相同时，减小所述临时步长角作为新的临时 步长角，然后将假设磁极位置加上所述临时步长角作为新的假设磁极位置。在本专利技术所述的检测永磁同步电机转子磁极初始位置的系统中，所述调整 单元进一步包括-第三极性判断子单元，用于在所述第一极性判断子单元确定q0轴的累加 电流的极性为负时，判断q0轴的累加电流的极性是否与上一周期内的q0轴累 加电流极性相同；第五位置调整子单元，用于在第三极性判断子单元确定q0轴累加电流的 极性与上一周期的累加电流极性相同时，将假设磁极位置减去所述临时步长角 作为新的假设磁极位置；第六位置调整子单元，用于在第三极性判断子单元确定q0轴累加电流的 极性与上一周期的累加电流极性不相同时，减小所述临时步长角作为新的临时步长角，然后将假设磁极位置减去所述临时步长角作为新的假设磁极位置。本专利技术检测永磁同步电机转子磁极初始位置的方法及系统，通过控制输入 dO轴的电流，并根据qO轴累加电流的极性调整假设磁极位置的方向，最终获得转子的磁极位置，从而能够在电机静止的情况下，准确、快速检测永磁同步 电机初始磁极位置的方法。本专利技术使得永磁同步电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测永磁同步电机转子磁极初始位置的方法，其特征在于，包括　（ａ）设置假设磁极位置，其对应转子磁场定向的同步坐标轴系为ｄ０－ｑ０轴，其中ｄ０轴为磁场同方向，ｑ０轴为与磁场正交方向；　（ｂ）使所述ｑ０轴累加电流清零，并向电机输入作正方向和负方向的周期变化的ｄ０轴电流，在所述周期内电机保持静止；　（ｃ）判断一个周期内ｑ０轴累加电流是否大于设定阈值，若大于设定阈值，则执行步骤（ｄ）；若等于或小于设定阈值，则执行步骤（ｅ）；　（ｄ）根据ｑ０轴累加电流的极性调整假设磁极位置，并执行步骤（ｂ）；　（ｅ）以所述假设磁极位置为转子磁极初始位置，检测结束。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖庆清，李俊田，
申请(专利权)人：深圳市汇川技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]