一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角估算方法

何光俊

摘要：永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法[1]是無位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)中一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)子初始位置檢測失誤，會嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)子位置的計(jì)算，以至無法正確完成電機(jī)控制的其他一系列算法，將造成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的紊亂，使之無法進(jìn)入正常運(yùn)行。高頻信號注入法主要是利用電機(jī)的凸極效應(yīng)來檢測轉(zhuǎn)子位置。利用注入旋轉(zhuǎn)高頻信號引起電機(jī)d，q軸磁路飽和程度的差異，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置的檢測，同時(shí)根據(jù)定子鐵心的非線性磁化特性判斷永磁體的N/S極極性（此方法更適用于凸極率較高的PMSM）;也可以利用脈振高頻信號注入結(jié)合查表法獲取轉(zhuǎn)子位置，并利用磁場飽和引起的電感量的變化來辨識磁極極性（此方法更適用于表面安裝的PMSM）。

關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī);無速度傳感器;高頻電壓

0 引言

當(dāng)電動機(jī)運(yùn)行在零速和極低速時(shí)，有用信號的信噪比很低，通常難以提取，為了在包括零速在內(nèi)的所有轉(zhuǎn)速下都能獲得精確的轉(zhuǎn)子位置信息，高頻信號注入法是解決該問題的一個(gè)有效方法。其基本思想是把一個(gè)高頻電壓（或電流）信號疊加到基波信號上，共同施加給電機(jī)三相繞組，相應(yīng)的高頻電流（或電壓）中將攜帶轉(zhuǎn)子位置信息，通過帶通濾波器把這一電流（或電壓）信號抽取出來進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚湍芄烙?jì)出轉(zhuǎn)子的位置[2-4]。目前，常用的注入信號主要包括旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號[5-6]和脈振高頻電壓信號[7-8]。旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法主要用于凸極率較大的內(nèi)置式三相PMSM的轉(zhuǎn)子位置估算，脈振高頻電壓信號注入法主要用于凸極率很小的甚至隱極型的表貼式三相PMSM轉(zhuǎn)子位置估計(jì)。

1 原理推導(dǎo)說明

凸極永磁電機(jī)由于磁路不均勻，dq軸電感不同，可以使用高頻電壓注入法估算轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的位置。

在靜止坐標(biāo)系中：

2 仿真分析

按照上述原理搭建仿真模型，電壓電流采樣周期20us，PWM載波周期為400us，采用svpwm控制策略。

3 結(jié)論

從以上仿真結(jié)果可以看出，隨著轉(zhuǎn)速的上升且穩(wěn)定運(yùn)行后，在不同的轉(zhuǎn)子初始位置，逐步逼近實(shí)際的轉(zhuǎn)子位置角，且轉(zhuǎn)子位置估計(jì)誤差也逐漸減小。由此說明，選取合適的控制器參數(shù)和高頻信號，本方法能夠滿足實(shí)際電機(jī)控制性能的需求。

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