一種永磁同步電機高精度轉子位置估計方法

2023-09-20 17:49:10 4

專利名稱：一種永磁同步電機高精度轉子位置估計方法
技術領域：
本發明涉及永磁同步電機控制技術，尤其是涉及永磁同步電機轉子位置估計方法。
背景技術：
永磁同步電機具有高效率、高轉矩電流比、高功率密度、可靠性等優點，已在各個領域得到了廣泛應用。在永磁同步電機控制系統中，需要準確定位轉子位置以實現高性能控制，而若轉子位置估計誤差過大，則導致電機運轉脈動大、甚至不能順利起動電機。在永磁同步電機有傳感器控制中，常常利用旋轉變壓器或光電編碼器進行轉子位置估計，這種傳感器能達到很好的轉子位置估計精度，但成本高、體積較大，在一些場合無法應用。而霍爾傳感器具有成本較低、體積小等優點，在方波驅動無刷直流電機控制系統中得到了廣泛應用。但在正弦波驅動永磁同步電機控制系統中，通常利用霍爾傳感器只能在60°電角度內獲取轉子位置信息(最大位置估計誤差為30° )，則利用霍爾傳感器無法獲得精確的電機轉子位置估計，從而會導致較大的轉矩脈動，甚至可能引起過流現象。考慮到可靠性與成本等因素，無傳感器永磁同步電機控制技術受到越來越多的關注。在無傳感器永磁同步電機控制系統中，通過反電動勢來估算電機轉子位置。然而，在永磁同步電機起動階段，由於電機靜止無反電動勢，則轉子起始位置也無法估測，導致電機就不能順利起動；當永磁同步電機低速運行時，反電動勢值較小，則轉子位置估計誤差較大。

發明內容
本發明的目的是提供一種永磁同步電機高精度轉子位置估計方法。該方法利用霍爾傳感器與反電動勢，可以準確獲取電機轉子位置，能減少永磁電機轉矩脈動，實現可靠電機起動。為實現上述目的，本發明通過以下技術方案來實現:—種永磁同步電機高精度轉子位置估計方法，該方法包括如下步驟:I)在電機轉子位置未知的時候，旋轉坐標系d-q的具體位置是不確定的，故採用坐標系ω-υ來表電機繞組的電氣方程；2)計算電機轉子的估算位置跟反電動勢之間的關係；3)將電角度的位置誤差減至O,轉換為坐標系ω-υ中ω軸的反電動勢矢量為O ;4)根據電機轉子轉速校正公式，得到電機轉子轉速校正值；5)算得電機轉子在坐標系ω-υ中的角速度；6)結合霍爾傳感器獲取的電機轉子位置信號與反電動勢及角速度之間的關係，算得電機轉子的實際位置。下面結合附圖對本發明做進一步的說明。


圖1:d_q坐標系與ω- 坐標系；圖2:基於反電動勢的轉子位置細分定位算法框圖。
具體實施例方式為了加深對本發明的理解，下面將結合附圖對本發明作進一步詳述，該實施實例僅用於解釋本方面，並不構成對本發明保護範圍的限定。1、在電機轉子位置未知的時候，旋轉坐標系d_q的具體位置是不確定的，故採用坐標系ω-υ來表電機繞組的電氣方程,表達式為:

權利要求
1.一種永磁同步電機高精度轉子位置估計方法，其特徵在於其包括步驟: 1)在電機轉子位置未知的時候，旋轉坐標系d-q的具體位置是不確定的，故採用坐標系ω-υ來表電機繞組的電氣方程,表達式為:
2.根據權利I所述的一種永磁同步電機高精度轉子位置估計方法，其特徵在於:減少轉子位置誤差的思想轉變為減少ω-υ坐標系與d_q坐標之間的角度誤差。
3.根據權利I所述的一種永磁同步電機高精度轉子位置估計方法，其特徵在於:將電角度的位置誤差供減至O,也就是坐標系ω-υ中的ω軸的反電動勢矢量為O。同時結合霍爾傳感器獲取的電機轉子位置與反電動勢及角速度之間的關係來高精度地估計電機轉子位 置。
全文摘要
本發明公開了一種永磁同步電機高精度轉子位置估計方法，利用霍爾傳感器與反電動勢來確定電機轉子位置。霍爾傳感器將電機空間電角度分成6個扇區，每個扇區對應60°電角度，通過霍爾傳感器確定轉子位置範圍，使得位置估計誤差不超過30°；而利用電機反電動勢來估算電機轉子位置，無需傳感器，但在電機起動時，由於無反電動勢，則轉子起始位置無法確定，且在電機低速運行時，因反電動勢值較小，則轉子位置估計誤差較大。為此，將反電動勢轉子位置細分定位算法與霍爾傳感器相結合，通過霍爾傳感器判斷轉子處於哪一個扇區，再通過反電動勢來獲取精確的轉子位置。本方法能以較低成本精確估計電機轉子位置，且可解決永磁同步電機起動和轉矩脈動問題。
文檔編號H02P6/16GK103078572SQ20131002764
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月25日 優先權日2013年1月25日
發明者王子睿, 王友仁 申請人:王子睿