專利名稱：永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法。
背景技術(shù)：
永磁電機(jī)在運行時需要檢測轉(zhuǎn)子的位置來實現(xiàn)繞組的換向，這是對永磁電機(jī)進(jìn)行 控制的基礎(chǔ)，對永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測的準(zhǔn)確性直接影響永磁電機(jī)的控制效果。由于轉(zhuǎn)子 位置傳感器故障率較高，會降低整個系統(tǒng)的可靠性，永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測已經(jīng)從傳感 器檢測過渡到無傳感器估計的階段。
現(xiàn)有技術(shù)中，無位置傳感器永磁電機(jī)的控制方法中，已提出許多方法來估計電機(jī) 轉(zhuǎn)子的位置和速度，例如1、采用基于電機(jī)的精確模型法，該方法雖計算簡單，動態(tài)響應(yīng)快，但速度計算嚴(yán)重依賴 于電機(jī)參數(shù)，沒有誤差校正環(huán)節(jié)，因而難以保證調(diào)速系統(tǒng)抗干擾性，甚至可能出現(xiàn)不穩(wěn)定的 情況；2、采用凸極跟蹤法，該方法可應(yīng)用于較寬的速度范圍甚至在低速也可取得較好的效 果，但是速度的估計比較依賴電機(jī)的凸極效應(yīng)；3、卡爾曼濾波器法，算法復(fù)雜，參數(shù)調(diào)節(jié)困難；4、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法；估算方法相對比較復(fù)雜，使得結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)和參數(shù)的設(shè)計都比較困難。
總之，上述方法要么嚴(yán)重依賴電機(jī)參數(shù)，一旦電機(jī)參數(shù)發(fā)生較大的變化(例如空調(diào) 壓縮機(jī)等)將對轉(zhuǎn)子位置估計產(chǎn)生較大誤差；要么算法復(fù)雜，參數(shù)調(diào)節(jié)比較繁鎖而困難，上 述方法都極易受外界條件影響，適應(yīng)性較差
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種基于永磁電機(jī)反電勢 檢測轉(zhuǎn)子位置的方法，該方法通過簡單的算法即可準(zhǔn)確的檢測轉(zhuǎn)子的位置，在電機(jī)參數(shù)發(fā) 生較大變化或者電機(jī)參數(shù)只能大致確定范圍的情況下，也不影響轉(zhuǎn)子位置的檢測，從而保 證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法，其特征在于對永磁電機(jī)系下的α軸反電勢和 於軸反電勢分別進(jìn)行相同預(yù)定濾波次數(shù)，對應(yīng)次采用相同預(yù)定濾波頻率的一階濾波，根據(jù) 濾波后的α軸反電勢和於軸反電勢計算相移后的轉(zhuǎn)子位置，再根據(jù)預(yù)定的濾波頻率和預(yù)定 的濾波次數(shù)對轉(zhuǎn)子相位的影響，獲得轉(zhuǎn)子的實際位置。
本發(fā)明中，轉(zhuǎn)子相關(guān)的￥坐標(biāo)系下的反電勢通過相同預(yù)定濾波次數(shù)，對應(yīng)次采用 相同預(yù)定濾波頻率的一階濾波，幅值為原幅值的1/3至2/3。
本發(fā)明中，相移后轉(zhuǎn)子位置的角度，為濾波后的於軸反電勢與Λ軸反電勢比值的 反正切值。
本發(fā)明中，在整個控制過程中，當(dāng)α軸反電勢和於軸反電勢頻率發(fā)生變化時，每次 一階濾波所采用的預(yù)定濾波頻率與α軸反電勢和於軸反電勢頻率進(jìn)行等比例變化。
本發(fā)明中，所述濾波頻率為坐標(biāo)系下反電勢的截止頻率，當(dāng)所述濾波頻率為 _坐標(biāo)系下反電勢的截止頻率時，所述預(yù)定濾波次數(shù)為2次或3次。
一種永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法，其特征在于將永磁電機(jī)￥坐標(biāo)系下的α軸 反電勢和於軸反電勢進(jìn)行離散化后，再對α軸反電勢和於軸反電勢進(jìn)行相同預(yù)定濾波次 數(shù)，對應(yīng)次采用相同預(yù)定濾波系數(shù)的一階濾波，根據(jù)濾波后的α軸反電勢和於軸反電勢計 算相移后的轉(zhuǎn)子位置，再根據(jù)預(yù)定的濾波系數(shù)和預(yù)定的濾波次數(shù)對轉(zhuǎn)子相位的影響，獲得 每一離散時刻的轉(zhuǎn)子位置。
本發(fā)明中，轉(zhuǎn)子相關(guān)的_坐標(biāo)系下的反電勢通過相同預(yù)定濾波次數(shù)，對應(yīng)次采用 相同預(yù)定濾波系數(shù)的一階濾波后，幅值為原幅值的1/3至2/3。
本發(fā)明中，相移后轉(zhuǎn)子位置的角度，為濾波后的慮軸反電勢與α軸反電勢比值的 反正切值。
本發(fā)明中，在整個控制過程中，當(dāng)α軸反電勢和於軸反電勢頻率發(fā)生變化時，每次 一階濾波所采用的預(yù)定濾波系數(shù)與α軸反電勢和歲軸反電勢頻率進(jìn)行等比例變化。
本發(fā)明中，所述濾波系數(shù)為2說/(/& + 23 Ο，其中，尤為軸反電勢和於軸反電勢截止頻率，fm為控制算法頻率，當(dāng)所述濾波系數(shù)為2實/CZat時，所述預(yù)定濾波次 數(shù)為2次或3次。
本發(fā)明通過對反電勢進(jìn)行預(yù)定濾波次數(shù)和預(yù)定濾波頻率的一階濾波，可有效地濾 除去反電勢計算結(jié)果中的各種雜信，以保留真實信號，使得估計到的轉(zhuǎn)子位置更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定。
同時，本發(fā)明的方法對電機(jī)重要參數(shù)(電阻R、電感L)并不敏感，在電機(jī)重要參數(shù) 發(fā)生較大變化或者電機(jī)參數(shù)只能大致確定范圍的情況下，估計到的轉(zhuǎn)子位置無需額外校驗 和修正，即能完全滿足電機(jī)控制的需求，大大提高觀測器的魯棒性。
正基于此，本發(fā)明尤其適用在工況當(dāng)惡劣的場所(如空調(diào)等)中應(yīng)用，尤其當(dāng)預(yù)定的濾波頻率采用反電勢截止頻率時，每次濾波轉(zhuǎn)子相位角度滯后f ,簡化了計算過程，大大4方便工程應(yīng)用與實現(xiàn)。


圖1為本發(fā)明方法下α軸反電勢波形、濾波后α軸反電勢波形、計算的相移的轉(zhuǎn) 子位置角波形以及修正后的轉(zhuǎn)子實際位置角波形的示意圖。
圖2為計算的相移的轉(zhuǎn)子位置角波形以及修正后的轉(zhuǎn)子實際位置角波形的放大示意圖。
圖3為先計算轉(zhuǎn)子位置角再對轉(zhuǎn)子位置角進(jìn)行濾波，α軸反電勢波形、計算的轉(zhuǎn) 子位置角波形、對轉(zhuǎn)子位置角波形進(jìn)行低頻濾波和高頻濾波后再修正的轉(zhuǎn)子位置角波形的 示意圖。
圖4為計算的轉(zhuǎn)子位置角波形、對轉(zhuǎn)子位置角波形進(jìn)行低頻濾波和高頻濾波后再 修正的轉(zhuǎn)子位置角波形的放大示意圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
本發(fā)明的主旨在于解決現(xiàn)有技術(shù)中采用無傳感器控制永磁電機(jī)，永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位 置檢測方法繁瑣，對電機(jī)參數(shù)(電阻R、電感L)特別敏感的問題，提供一種基于反電勢的永 磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法。
如背景技術(shù)所述，檢測永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的方法有很多，它們有各自的優(yōu)點也存 在相應(yīng)的缺點，除了背景技術(shù)中提及的方法，檢測永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置還可以通過檢測電機(jī) 的反電勢而間接獲取，比如通過檢測永磁電機(jī)某一相反電勢的過零點，再延遲一定時常進(jìn) 行換向。這樣，一方面無法實時檢測轉(zhuǎn)子的位置，控制精度較低，另一方面電機(jī)運行一段時 間后會出現(xiàn)比較大的誤差，需要進(jìn)行校驗和修正。
本發(fā)明則考慮在進(jìn)行坐標(biāo)變換后，在永磁電機(jī)■^坐標(biāo)系及dq坐標(biāo)系下，α軸反 電勢和應(yīng)軸反電勢與其他參數(shù)的關(guān)系，對α軸反電勢和於軸反電勢進(jìn)行計算，間接獲得α 軸反電勢和於軸反電勢后再檢測永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，永磁電機(jī) 的ABC坐標(biāo)系、G於坐標(biāo)系以及dq坐標(biāo)系的定義，各坐標(biāo)系下每個參數(shù)的含義，任意兩個坐 標(biāo)系之間的變換方法都是熟知的，此處不對上述內(nèi)容進(jìn)行累述。
根據(jù)電機(jī)方程和坐標(biāo)變換規(guī)則，有以下關(guān)系
權(quán)利要求
1.永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法，其特征在于對永磁電機(jī) _坐標(biāo)系下的α軸反電勢和應(yīng)軸反電勢分別進(jìn)行相同預(yù)定濾波次數(shù)，對應(yīng)次采用相同預(yù) 定濾波頻率的一階濾波，根據(jù)濾波后的α軸反電勢和於軸反電勢計算相移后的轉(zhuǎn)子位置， 再根據(jù)預(yù)定的濾波頻率和預(yù)定的濾波次數(shù)對轉(zhuǎn)子相位的影響，獲得轉(zhuǎn)子的實際位置。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法，其特征在于轉(zhuǎn)子相關(guān)的￥坐標(biāo)系下的反電勢通過相同預(yù)定濾波次數(shù)，對應(yīng)次采用相同預(yù)定濾波頻率的一階濾波后，幅值 為原幅值的1/3至2/3。
3.如權(quán)利要求1所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法，其特征在于相移后轉(zhuǎn)子位置的 角度，為濾波后的彥軸反電勢與ff軸反電勢比值的反正切值。
4.如權(quán)利要求1至3任一所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法，其特征在于在整個控 制過程中，當(dāng)Λ軸反電勢和於軸反電勢頻率發(fā)生變化時，每次一階濾波所采用的預(yù)定濾波 頻率與α軸反電勢和於軸反電勢頻率進(jìn)行等比例變化。
5.如權(quán)利要求1至3任一所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法，其特征在于所述濾波 頻率為_坐標(biāo)系下反電勢的截止頻率，當(dāng)所述濾波頻率為_坐標(biāo)系下反電勢的截止頻 率時，所述預(yù)定濾波次數(shù)為2次或3次。
6.永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法，其特征在于將永磁電機(jī)G於坐標(biāo)系下的ff軸反電勢 和屄軸反電勢進(jìn)行離散化后，再對Λ軸反電勢和於軸反電勢進(jìn)行相同預(yù)定濾波次數(shù)，對應(yīng) 次采用相同預(yù)定濾波系數(shù)的一階濾波，根據(jù)濾波后的α軸反電勢和於軸反電勢計算相移后 的轉(zhuǎn)子位置，再根據(jù)預(yù)定的濾波系數(shù)和預(yù)定的濾波次數(shù)對轉(zhuǎn)子相位的影響，獲得每一離散 時刻的轉(zhuǎn)子位置。
7.如權(quán)利要求6所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法，其特征在于轉(zhuǎn)子相關(guān)的￥坐標(biāo)系下的反電勢通過相同預(yù)定濾波次數(shù)，對應(yīng)次采用相同預(yù)定濾波系數(shù)的一階濾波后，幅值 為原幅值的1/3至2/3。
8.如權(quán)利要求6所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法，其特征在于相移后轉(zhuǎn)子位置的 角度，為濾波后的於軸反電勢與ff軸反電勢比值的反正切值。
9.如權(quán)利要求6至8任一所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法，其特征在于在整個控 制過程中，當(dāng)Λ軸反電勢和於軸反電勢頻率發(fā)生變化時，每次一階濾波所采用的預(yù)定濾波 系數(shù)與α軸反電勢和於軸反電勢頻率進(jìn)行等比例變化。
10.如權(quán)利要求6至8任一所述的永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測方法，其特征在于所述濾波 系數(shù)為2碟/(^ + 2緣)，其中，fc為軸反電勢和辦軸反電勢截止頻率，fm為控制算法頻率，當(dāng)所述濾波系數(shù)為2求+ 時，所述預(yù)定濾波次數(shù)為2次或3次。
全文摘要
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有轉(zhuǎn)子位置檢測方法復(fù)雜、且依賴電機(jī)參數(shù)的不足，提供一種基于永磁電機(jī)反電勢檢測轉(zhuǎn)子位置的方法。該方法，對永磁電機(jī)坐標(biāo)系下的軸反電勢和軸反電勢進(jìn)行濾波后，計算相移后的轉(zhuǎn)子位置，再根據(jù)預(yù)定的濾波頻率和預(yù)定的濾波次數(shù)對轉(zhuǎn)子相位的影響，獲得轉(zhuǎn)子的實際位置。本發(fā)明可有效地濾除去反電勢計算結(jié)果中的各種雜信，以保留真實信號，使得估計到的轉(zhuǎn)子位置更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定，在電機(jī)重要參數(shù)發(fā)生較大變化或者電機(jī)參數(shù)只能大致確定范圍的情況下，估計到的轉(zhuǎn)子位置無需額外校驗和修正，大大提高觀測器的魯棒性，方便工程應(yīng)用與實現(xiàn)。
文檔編號H02P21/00GK102045020SQ20111002463
公開日2011年5月4日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者葉林華, 鄒積浩 申請人:東元總合科技(杭州)有限公司