本申請(qǐng)涉及電機(jī)轉(zhuǎn)子定位領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在園林剪枝機(jī)的使用過(guò)程中，用戶對(duì)于電機(jī)快速響應(yīng)的要求越來(lái)越高，以便更快地剪切樹枝并提高工作效率；為了實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速響應(yīng)，foc(field?oriented?control，磁場(chǎng)定向控制)技術(shù)被廣泛應(yīng)用(即無(wú)傳感器矢量控制技術(shù))。然而，無(wú)傳感器矢量控制系統(tǒng)中，電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息對(duì)于實(shí)現(xiàn)精確控制至關(guān)重要；在電機(jī)啟動(dòng)之前，需要獲取當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置或者定位轉(zhuǎn)子位置，才能正常啟動(dòng)，防止啟動(dòng)過(guò)流。目前無(wú)感矢量控制有兩種方式定位電機(jī)初始位置，一種是通電強(qiáng)制將轉(zhuǎn)子鎖定在0度位置；一種是通過(guò)脈沖注入來(lái)識(shí)別當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置。然而，傳統(tǒng)的這兩種電機(jī)轉(zhuǎn)子位置定位方法存在一些局限。例如，在園林剪枝機(jī)中使用的空心杯電機(jī)，由于其定子不具備凸極效應(yīng)或飽和凸極效應(yīng)，使得通過(guò)脈沖注入方式無(wú)法正確識(shí)別轉(zhuǎn)子位置；另外，傳統(tǒng)的通過(guò)通電強(qiáng)制將轉(zhuǎn)子鎖定在0度位置方法存在定位時(shí)間長(zhǎng)、轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)角度大等缺點(diǎn)，導(dǎo)致剪枝機(jī)在啟動(dòng)時(shí)抖動(dòng)明顯，用戶體驗(yàn)不佳。因此，如何縮短電機(jī)轉(zhuǎn)子的定位時(shí)間和反轉(zhuǎn)角度是亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法及系統(tǒng)，能夠縮短電機(jī)轉(zhuǎn)子的定位時(shí)間和反轉(zhuǎn)角度。

2、為了達(dá)到上述目的，本申請(qǐng)采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法，包括下述步驟：

4、在電機(jī)首次上電時(shí)，設(shè)置電機(jī)的直軸電壓為第一預(yù)設(shè)值、交軸電壓為第二預(yù)設(shè)值、定位角度為第三預(yù)設(shè)值，以及設(shè)置定位時(shí)間；

5、在所述定位時(shí)間內(nèi)，根據(jù)所述第一預(yù)設(shè)值和第二預(yù)設(shè)值，向電機(jī)施加相應(yīng)的直軸電壓和交軸電壓，以使電機(jī)轉(zhuǎn)子定位至所述第三預(yù)設(shè)值的位置處，并將該位置作為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的起始點(diǎn)啟動(dòng)運(yùn)行；

6、實(shí)時(shí)采集電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中的相電流和相電壓；

7、根據(jù)所述相電流和相電壓通過(guò)角度觀測(cè)器計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前角度，得到當(dāng)前的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置；其中，所述角度觀測(cè)器包括磁鏈觀測(cè)器。

8、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第一預(yù)設(shè)值根據(jù)電流大小和負(fù)載情況進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)置；所述第二預(yù)設(shè)值為0；所述第三預(yù)設(shè)值為上一次角度觀測(cè)器所計(jì)算的最后一次的角度。

9、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括：

10、對(duì)采集的相電流和相電壓進(jìn)行預(yù)處理；

11、所述預(yù)處理包括濾波、去除直流偏置。

12、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述根據(jù)所述相電流和相電壓通過(guò)角度觀測(cè)器計(jì)算得到電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前角度，得到當(dāng)前的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，包括：

13、根據(jù)電機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建磁鏈觀測(cè)器；

14、將實(shí)時(shí)采樣得到的電機(jī)的相電流和相電壓輸入到磁鏈觀測(cè)器中，分別計(jì)算出電壓模型和電流模型的磁鏈值；

15、計(jì)算所述電壓模型的磁鏈值和電流模型的磁鏈值之間的差值，得到電壓模型和電流模型之間的磁鏈誤差值；

16、將所述誤差值進(jìn)行pi控制器計(jì)算，得到電壓模型的電壓補(bǔ)償值；

17、將所述電壓補(bǔ)償值輸入電壓模型，得到估算的磁鏈值；

18、對(duì)所述估算的磁鏈值進(jìn)行鎖相環(huán)運(yùn)算，得到電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度位置。

19、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括對(duì)所述電壓模型的磁鏈值和電流模型的磁鏈值之間的差值進(jìn)行處理，包括濾波、限幅。

20、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括根據(jù)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和性能指標(biāo)，動(dòng)態(tài)調(diào)整磁鏈觀測(cè)器中pi控制器的參數(shù)。

21、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括：

22、電機(jī)在運(yùn)行中停止后再啟動(dòng)時(shí)，將上一次的計(jì)算得到的角度作為本次啟動(dòng)時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的定位角度，并且以該定位角度作為初始位置開始啟動(dòng)運(yùn)行。

23、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位系統(tǒng)，應(yīng)用于所述的基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法，包括設(shè)置預(yù)設(shè)值模塊、啟動(dòng)模塊、采集數(shù)據(jù)模塊以及定位模塊；

24、所述設(shè)置預(yù)設(shè)值模塊，用于在電機(jī)首次上電時(shí)，設(shè)置電機(jī)的直軸電壓為第一預(yù)設(shè)值、交軸電壓為第二預(yù)設(shè)值、定位角度為第三預(yù)設(shè)值，以及設(shè)置定位時(shí)間；

25、所述啟動(dòng)模塊，用于在所述定位時(shí)間內(nèi)，根據(jù)所述第一預(yù)設(shè)值和第二預(yù)設(shè)值，向電機(jī)施加相應(yīng)的直軸電壓和交軸電壓，以使電機(jī)轉(zhuǎn)子定位至所述第三預(yù)設(shè)值的位置處，并將該位置作為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的起始點(diǎn)啟動(dòng)運(yùn)行；

26、所述采集數(shù)據(jù)模塊，用于實(shí)時(shí)采集電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中的相電流和相電壓；

27、所述定位模塊，用于根據(jù)所述相電流和相電壓通過(guò)角度觀測(cè)器計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前角度，得到當(dāng)前的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置；其中，所述角度觀測(cè)器包括磁鏈觀測(cè)器。

28、第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括：

29、至少一個(gè)處理器；以及，

30、與所述至少一個(gè)處理器通信連接的存儲(chǔ)器；其中，

31、所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序指令，所述計(jì)算機(jī)程序指令被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行，以使所述至少一個(gè)處理器能夠執(zhí)行所述的基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法。

32、第四方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有程序，所述程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述的基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法。

33、綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案帶來(lái)的有效效果至少包括：

34、本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法，在電機(jī)首次上電時(shí)，設(shè)置電機(jī)的直軸電壓為第一預(yù)設(shè)值、交軸電壓為第二預(yù)設(shè)值、定位角度為第三預(yù)設(shè)值以及設(shè)置定位時(shí)間；在定位時(shí)間內(nèi)，根據(jù)第一預(yù)設(shè)值和第二預(yù)設(shè)值，向電機(jī)施加相應(yīng)的直軸電壓和交軸電壓，以使電機(jī)轉(zhuǎn)子定位至第三預(yù)設(shè)值的位置處，并將該位置作為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的起始點(diǎn)啟動(dòng)運(yùn)行；實(shí)時(shí)采集電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中的電流和電壓；根據(jù)相電流和相電壓通過(guò)角度觀測(cè)器計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前角度，得到當(dāng)前的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置；其中，角度觀測(cè)器包括磁鏈觀測(cè)器?？梢?，本申請(qǐng)通過(guò)精確控制電機(jī)的直軸電壓和交軸電壓，使電機(jī)轉(zhuǎn)子在較短時(shí)間內(nèi)定位至預(yù)設(shè)位置；電機(jī)在運(yùn)行中停止后再啟動(dòng)時(shí)，將上一次的計(jì)算得到的定位角度作為本次啟動(dòng)時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的初始位置，以該初始位置開始啟動(dòng)運(yùn)行，減少轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)角度；同時(shí)，結(jié)合磁鏈觀測(cè)器對(duì)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的電流和電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理，進(jìn)一步提高電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)的精度，以及提高了園林剪枝機(jī)的啟動(dòng)響應(yīng)速度以及用戶的使用體驗(yàn)。

技術(shù)特征：

1.一種基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法，其特征在于，包括下述步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法，其特征在于，所述第一預(yù)設(shè)值根據(jù)電流大小和負(fù)載情況進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)置；所述第二預(yù)設(shè)值為0；所述第三預(yù)設(shè)值為上一次角度觀測(cè)器所計(jì)算的最后一次的角度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法，其特征在于，還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法，其特征在于，所述根據(jù)所述相電流和相電壓通過(guò)角度觀測(cè)器計(jì)算得到電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前角度，得到當(dāng)前的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法，其特征在于，還包括對(duì)所述電壓模型的磁鏈值和電流模型的磁鏈值之間的差值進(jìn)行處理，包括濾波、限幅。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法，其特征在于，還包括根據(jù)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和性能指標(biāo)，動(dòng)態(tài)調(diào)整磁鏈觀測(cè)器中pi控制器的參數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法，其特征在于，還包括：

8.基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位系統(tǒng)，其特征在于，應(yīng)用于權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法，包括設(shè)置預(yù)設(shè)值模塊、啟動(dòng)模塊、采集數(shù)據(jù)模塊以及定位模塊；

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括：

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有程序，其特征在于，所述程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種基于無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置定位方法及系統(tǒng)，方法包括：在電機(jī)首次上電時(shí)，設(shè)置電機(jī)的直軸電壓為第一預(yù)設(shè)值、交軸電壓為第二預(yù)設(shè)值、定位角度為第三預(yù)設(shè)值，以及設(shè)置定位時(shí)間；在定位時(shí)間內(nèi)，根據(jù)第一預(yù)設(shè)值和第二預(yù)設(shè)值，向電機(jī)施加相應(yīng)的直軸電壓和交軸電壓，使電機(jī)轉(zhuǎn)子定位至第三預(yù)設(shè)值的位置處，并將該位置作為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的起始點(diǎn)啟動(dòng)運(yùn)行；實(shí)時(shí)采集電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中的相電流和相電壓；根據(jù)相電流和相電壓通過(guò)角度觀測(cè)器計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前角度，得到當(dāng)前的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置；其中，所述角度觀測(cè)器包括磁鏈觀測(cè)器。本申請(qǐng)能夠縮短電機(jī)轉(zhuǎn)子的定位時(shí)間和減少反轉(zhuǎn)角度。

技術(shù)研發(fā)人員：羅石,陳劍,易興,張小強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳壹磁智控有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10