專利名稱：一種永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測方法。
背景技術(shù)：
要精確控制永磁同步電機(jī)的運(yùn)動狀態(tài)，需要知道電機(jī)實時的轉(zhuǎn)子位置信號，因此傳統(tǒng)的永磁電機(jī)一般采用附加的位置傳感器，用來檢測轉(zhuǎn)子位置。然而采用位置傳感器不僅增加了成本和電機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，而且在某些高溫、高壓或者強(qiáng)腐蝕性環(huán)境中，位置傳感器會降低系統(tǒng)的可靠性或者傳感器無法正常工作。因此，實現(xiàn)永磁同步電動機(jī)的無位置傳感器控制已成為近年來永磁電動機(jī)控制技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。目前，永磁電動機(jī)的無位置傳感器控制大多采用反電勢檢測法、高頻電壓注入法或磁鏈觀測器方法等。申請?zhí)枮?0117475. 4的中國專利公開了一種通過檢測反電勢過零點的方法用來確定轉(zhuǎn)子位置，其抗干擾能力強(qiáng)，位置檢測精確，但是只能檢測到反電勢過零點的幾個特殊位置。又如申請?zhí)枮?00910135489. 2的中國專利公開了一種轉(zhuǎn)子位置的確定方法，其通過注入高次諧波分量，經(jīng)過復(fù)雜的處理電路而得出轉(zhuǎn)子位置信號，但其抗干擾能力較弱，同時由于所提取的高次諧波量較小，對信號處理電路的要求較高，且結(jié)果也存在較大的誤差。近年來利用磁鏈觀測器原理檢測轉(zhuǎn)子位置信號的方法得到了很大的發(fā)展，其主要優(yōu)勢在于能夠得到連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號，對矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等高級算法而言，這是非常重要的。與諧波注入法相比，磁鏈觀測器方法不需要復(fù)雜的調(diào)理電路就能得到相對精確的轉(zhuǎn)子位置角，電路的抗干擾能力也得到提高。但現(xiàn)有的永磁電機(jī)磁鏈觀測器主要基于定子靜止坐標(biāo)系，如申請?zhí)枮?01120088028. 7和201110296784. 3中所公開的方法，都是經(jīng)過運(yùn)算將定子磁鏈中永磁體磁鏈分量解算出來，從而可以計算得到連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號。這種方法在電機(jī)的無位置傳感器控制技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，且技術(shù)也較為成熟，但是計算過程中的中間量均為交流量，對處理器的計算速度和精度要求都比較高，容易受中間環(huán)節(jié)濾波器幅頻特性和相頻特性影響。這種算法對隱極永磁電動機(jī)而言，計算過程相對較為簡單，且容易實現(xiàn)，中間計算環(huán)節(jié)也可以簡化，但是對于凸極電機(jī)，計算過程中需要預(yù)先粗略估算轉(zhuǎn)子位置，然后對估算值進(jìn)行校正，由此大大增加了計算量，并且增大了觀測結(jié)果的誤差，同時計算過程所需時間增加，使得控制系統(tǒng)的動態(tài)性能變差。磁鏈觀測器在中間過程中為了消除電磁干擾引入的噪聲的影響，一般會適當(dāng)加入一些濾波器，這些濾波器會對這種原理的觀測器觀測所得到的轉(zhuǎn)子位置信號造成不同程度的誤差，并且隨著負(fù)載和轉(zhuǎn)速的不同而產(chǎn)生不同程度的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測方法，能夠精確計算出轉(zhuǎn)子位置信息，計算簡單，誤差小，實時性好，計算結(jié)果受濾波器的影響小。一種永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測方法，包括如下步驟
(I)采集永磁電動機(jī)定子的三相端電壓和三相電流，并根據(jù)所述的三相端電壓和三相電流計算出定子磁鏈在靜止α-β坐標(biāo)系下的分量；(2)根據(jù)定子磁鏈在靜止α 坐標(biāo)系下的分量，建立輔助d' -q'坐標(biāo)系；并計算出定子電流和定子磁鏈在輔助d' -q'坐標(biāo)系下的分量；(3)根據(jù)定子電流和定子磁鏈在輔助d' -q'坐標(biāo)系下的分量，計算輔助d' -q'坐標(biāo)系d'軸到轉(zhuǎn)子d_q坐標(biāo)系d軸的角度δ ;進(jìn)而根據(jù)角度δ計算出靜止α-β坐標(biāo)系α軸到轉(zhuǎn)子d_q坐標(biāo)系d軸的角度Θ，即轉(zhuǎn)子的位置信息。所述的輔助d' -q'坐標(biāo)系和轉(zhuǎn)子d-q坐標(biāo)系均為同步旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系，坐標(biāo)系中的q軸和V軸分別對應(yīng)超前d軸和(T軸90°。所述的步驟(I)中，計算定子磁鏈在靜止α-β坐標(biāo)系下分量的過程為首先，分別對三相端電壓和三相電流進(jìn)行Clarke變換，得到定子電壓和定子電流在靜止α-β坐標(biāo)系下的分量；根據(jù)以下算式計算出定子磁鏈在靜止α-β坐標(biāo)系下的分量
權(quán)利要求
1.一種永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測方法，包括如下步驟 (1)采集永磁電動機(jī)定子的三相端電壓和三相電流，并根據(jù)所述的三相端電壓和三相電流計算出定子磁鏈在靜止α-β坐標(biāo)系下的分量； (2)根據(jù)定子磁鏈在靜止坐標(biāo)系下的分量，建立輔助d'-q'坐標(biāo)系；并計算出定子電流和定子磁鏈在輔助d' -q'坐標(biāo)系下的分量； (3)根據(jù)定子電流和定子磁鏈在輔助d'-q'坐標(biāo)系下的分量，計算輔助d' -q'坐標(biāo)系d'軸到轉(zhuǎn)子d_q坐標(biāo)系d軸的角度δ ;進(jìn)而根據(jù)角度δ計算出靜止α-β坐標(biāo)系α軸到轉(zhuǎn)子d_q坐標(biāo)系d軸的角度Θ，即轉(zhuǎn)子的位置信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測方法，其特征在于所述的步驟(1)中，計算定子磁鏈在靜止坐標(biāo)系下分量的過程為首先，分別對三相端電壓和三相電流進(jìn)行Clarke變換，得到定子電壓和定子電流在靜止α-β坐標(biāo)系下的分量；然后，根據(jù)以下算式計算出定子磁鏈在靜止α-β坐標(biāo)系下的分量
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測方法，其特征在于所述的步驟(2)中，建立輔助d'-q'坐標(biāo)系的方法為首先，根據(jù)定子磁鏈在靜止α _β坐標(biāo)系下的分量，計算出定子磁鏈綜合矢量的位置角P ;然后，建立d' -q'坐標(biāo)系，使d'軸超前靜止α-β坐標(biāo)系α軸P角度，使q'軸超前d'軸90° ,則該d' -q'坐標(biāo)系即為輔助d' -q'坐標(biāo)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測方法，其特征在于所述的步驟(2)中，根據(jù)以下公式計算出定子磁鏈在輔助d' -q'坐標(biāo)系下的分量
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測方法，其特征在于所述的步驟(2)中，根據(jù)以下公式計算出定子電流在輔助d' -q'坐標(biāo)系下的分量
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測方法，其特征在于所述的步驟(3)中，通過以下算法計算輔助d' -q'坐標(biāo)系d'軸到轉(zhuǎn)子d_q坐標(biāo)系d軸的角度δ
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測方法，其特征在于所述的步驟(3)中，根據(jù)以下公式計算出靜止α-β坐標(biāo)系α軸到轉(zhuǎn)子d_q坐標(biāo)系d軸的角度Θ :Θ = P + δ 其中，S為輔助d' -q'坐標(biāo)系d'軸到轉(zhuǎn)子d_q坐標(biāo)系d軸的角度，P為定子磁鏈綜合矢量的位置角。
8.根據(jù)權(quán)利要求3、5或7所述的永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測方法，其特征在于所述的定子磁鏈綜合矢量的位置角P的計算公式如下
全文摘要
本發(fā)明公開了一種永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測方法，包括(1)計算定子磁鏈的α和β分量；(2)建立輔助d′-q′坐標(biāo)系；(3)計算出d′軸到d軸的角度，進(jìn)而得到轉(zhuǎn)子的位置信息。本發(fā)明通過引入一個與定子磁鏈?zhǔn)噶烤哂邢嗤恢媒桥c轉(zhuǎn)子d-q坐標(biāo)系同轉(zhuǎn)速的輔助d′-q′坐標(biāo)系，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時該坐標(biāo)系下的各物理量均為直流量，簡化了計算過程，降低了對處理器及傳感器的要求，濾波器對其影響基本上可以忽略，因此計算誤差較?。煌瑫r計算結(jié)果能夠根據(jù)前一次計算結(jié)果自動調(diào)整，且能實時修正電感值，使得最終誤差變小。
文檔編號H02P21/14GK103036499SQ20121050647
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者沈建新, 李鵬, 孫偉, 王康 申請人:浙江大學(xué)