CN101980440A - 一种永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置 - Google Patents
一种永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101980440A CN101980440A CN2010105506971A CN201010550697A CN101980440A CN 101980440 A CN101980440 A CN 101980440A CN 2010105506971 A CN2010105506971 A CN 2010105506971A CN 201010550697 A CN201010550697 A CN 201010550697A CN 101980440 A CN101980440 A CN 101980440A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- angle
- value
- phase
- rotor
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 235000010724 Wisteria floribunda Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
一种永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置，属于电机转子初始位置的检测方法及装置。当定子绕组A相轴线的电角度为0时，利用***控制器控制功率变换器输出电角度为θ的脉振电压信号；电流传感器检测定子A、B、C三相电流，反馈到控制器；***控制器将三相电流采样值以θ为定向角度进行3s/2r变换，把三相静止坐标系下的电流值变换到两相旋转坐标系即d-q坐标系下，得到定向角度为θ时的d轴和q轴电流值分别为id、iq；当转子位置角与初始输出的电压信号的角度θ存在角度偏差时，iq值较大。该方法无需编码器，简化了***的硬件结构，提高了检测的可靠性，对电机空载或者带载起动的工况均适用。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机转子初始位置的检测方法及装置，特别是一种永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置。
背景技术
永磁同步电机具有高转矩惯性比、高能量密度和高效率等优点，在近年来应用越来越广泛。在高性能的永磁同步电动机控制***中，需准确知道转子所处的位置。由于绝对位置式位置传感器价格昂贵，在很多永磁同步电机控制***采用的是增量式编码器，或者采用无位置传感器控制方法。在这种情况下，如果在电机起动时候初始位置估算得不准确，会导致电机起动转矩降低甚至可能不能正常起动。
目前的转子初始位置检测***，通常采用带有UVW三相位置判断的增量式编码器或者旋转高频注入的初始位置判断方法。带有UVW三相位置判断的增量式编码器的初始位置估计精度不高。而旋转高频注入的方法利用电机的凸极效应，结合转子NS极性的判断得到转子位置的角度，这种方法对于电流检测回路的要求较高，实现起来有一定难度。
发明内容
本发明的目的是要提供一种永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置，解决带有UVW三相位置判断的增量式编码器的初始位置估计精度不高；旋转高频注入的方法利用电机的凸极效应，结合转子NS极性的判断得到转子位置的角度，这种方法对于电流检测回路的要求较高的问题。
本发明的目的是这样实现的：该永磁同步电机转子初始位置包括有检测方法和检测装置；
检测方法如下：
当定子绕组A相轴线的电角度为0时，利用***控制器控制功率变换器输出电角度为θ的脉振电压信号；
电流传感器检测定子A、B、C三相电流，反馈到控制器；
***控制器将三相电流采样值以θ为定向角度进行3s/2r变换，把三相静止坐标系下的电流值变换到两相旋转坐标系即d-q坐标系下，得到定向角度为θ时的d轴和q轴电流值分别为id、iq；当转子位置角与初始输出的电压信号的角度θ存在角度偏差时，iq值较大；
Iq的设定方法：
(1)iq的值超过滞环设定的宽度时：
a、θ值小于转子位置角度时，id，iq电流是反向的；
b、θ值大于转子位置角度时，id，iq电流是同向的；
因此可以通过判断dq电流的相位差来决定角度值的变化方向，更快地找到转子位置。即当id，iq电流反向时，***控制器输出θ变大的信号；id，iq电流同向时，***控制器输出θ变小的信号；
(2)iq的值在滞环设定的宽度之内时：***控制器输出θ保持不变的信号；
***控制器输出的信号控制功率变换器改变其输出的电压信号的角度值θ，使得iq的值在滞环设定的宽度之内，此时所加载的脉振电压信号的角度即为转子的角度。
检测装置：包括定子三相交流电源、三相电源开关、功率变换器、电流传感器、***控制器、永磁同步电机，定子三相交流电源通过三相电源开关与功率变换器连接，***控制器同时与功率变换器和电流传感器连接，功率变换器与永磁同步电机连接，在功率变换器与永磁同步电机之间的连线上连接有电流传感器，电流传感器的输出端与***控制器连接。
有益效果：永磁同步机定子绕组与功率变换器相连接，功率变换器通过三相电源开关连接至定子三相交流电源。电流传感器检测永磁同步电机定子三相电流值；电流传感器的采样值反馈至***控制器；***控制器对iq设置一个定幅值的滞环控制器，根据id，iq的相位关系输出不同的控制信号；当iq的值与0的偏差值大于设定的幅值，那么通过逻辑比较使得id，iq电流反向时候输出θ增大的控制信号，id，iq电流同向时候输出θ减小的控制信号；当iq的值与0的偏差值小于设定的幅值，那么滞环控制器输出为0，使得θ维持当前值。***控制器的发出的控制信号调节功率变换器输出的脉振电压角度。
在定子绕组上加载电角度为θ的脉振电压信号，利用电流互感器测量定子电流值。***控制器根据反馈回来的定子三相电流值，发出适当的控制信号使得定子功率变换器的输出电压角度θ变化。当iq值稳定在设定的环宽内时，此时加载电压的角度θ即为估计的转子位置电角度值。
该方法无需编码器，简化了***的硬件结构，提高了检测的可靠性，对电机空载或者带载起动的工况均适用。
附图说明
图1为加载定子电压电角度小于电机转子位置角度时的向量图。
图2为加载定子电压电角度大于电机转子位置角度时的向量图。
图3为永磁同步电机转子初始位置检测***框图。
图中：1、定子三相交流电源；2、三相电源开关；3、定子功率变换器；4、电流传感器；5、***控制器；6、永磁同步电机。
具体实施方式
实施例1：该永磁同步电机转子初始位置包括有检测方法和检测装置；
检测方法如下：
当定子绕组A相轴线的电角度为0时，利用***控制器5控制功率变换器3输出电角度为θ的脉振电压信号；
电流传感器4检测定子A、B、C三相电流，反馈到控制器5。
***控制器5将三相电流采样值以θ为定向角度进行3s/2r变换，把三相静止坐标系下的电流值变换到两相旋转坐标系即d-q坐标系下，得到定向角度为θ时的d轴和q轴电流值分别为id、iq。当转子位置角与初始输出的电压信号的角度θ存在角度偏差时，iq值较大。
Iq的设定方法：
(1)iq的值超过滞环设定的宽度时：
a、θ值小于转子位置角度时，id，iq电流是反向的；
b、θ值大于转子位置角度时，id，iq电流是同向的。
因此可以通过判断dq电流的相位差来决定角度值的变化方向，更快地找到转子位置。即当id，iq电流反向时，***控制器输出θ变大的信号；id，iq电流同向时，***控制器5输出θ变小的信号。
(2)iq的值在滞环设定的宽度之内时：***控制器5输出θ保持不变的信号。
***控制器5输出的信号控制功率变换器3改变其输出的电压信号的角度值θ，使得iq的值在滞环设定的宽度之内，此时所加载的脉振电压信号的角度即为转子的角度。
检测装置：包括定子三相交流电源1、三相电源开关2、功率变换器3、电流传感器4、***控制器5、永磁同步电机6，定子三相交流电源1通过三相电源开关2与功率变换器3连接，***控制器5同时与功率变换器3和电流传感器4连接，功率变换器3与永磁同步电机6连接，在功率变换器3与永磁同步电机6之间的连线上连接有电流传感器4，电流传感器4的输出端与***控制器5连接。
永磁同步机定子绕组与功率变换器3相连接，功率变换器3通过三相电源开关2连接至定子三相交流电源1。电流传感器4检测永磁同步电机定子三相电流值。电流传感器4的采样值反馈至***控制器5。***控制器5对iq设置一个定幅值的滞环控制器，根据id，iq的相位关系输出不同的控制信号。当iq的值与0的偏差值大于设定的幅值，那么通过逻辑比较使得id，iq电流反向时候输出θ增大的控制信号，id，iq电流同向时候输出θ减小的控制信号；当iq的值与0的偏差值小于设定的幅值，那么滞环控制器输出为0，使得θ维持当前值。***控制器5发出的控制信号输出到功率变换器3，调节功率变换器3输出的脉振电压角度。
本发明永磁同步电机的转子初始位置测量方法及装置，在定子绕组上加载电角度为θ的高频脉振电压信号，利用电流互感器测量定子电流的dq轴分量。***控制器根据反馈回来的电流id，iq分量，发出适当的控制信号使得电压加载角度θ变化。当iq值稳定在设定的环宽内时，此时加载电压的角度θ即为估计的转子位置电角度值。
利用凸极永磁同步电机的凸极效应，采用定子注入角度已知的脉振电压信号，观测定子电流响应来调整注入的电压角度，使得注入的电压角度跟踪电机转子的实际角度值。在检测过程中电机不需要转动，可使用于带载起动的电机，适用范围更加广泛。由于有环宽的限制，使得本方法对于所采用的电流检测电路的精度要求降低了。即使出现检测的误差或者出现大的***噪声干扰造成θ变化，也可以在下一个采样周期内通过检测id，iq的极性以及iq的值的大小，根据***控制器设定的法则给出θ变化或者不变化的指令，使得θ往正确的方向变化。即使在采样电路毛刺很恶劣的情况下，根据我们提出的检测方法，最后θ的变化范围也会限定在转子位置的附近。
定子功率变换器为富士IPM、电流传感器4为电流LEM传感器、***控制系5为TIDSP2812控制器。
Claims (2)
1.一种永磁同步电机的转子初始位置检测方法，其特征是：检测方法如下：
当定子绕组A相轴线的电角度为0时，利用***控制器控制功率变换器输出电角度为θ的脉振电压信号；
电流传感器检测定子A、B、C三相电流，反馈到控制器；
***控制器将三相电流采样值以θ为定向角度进行3s/2r变换，把三相静止坐标系下的电流值变换到两相旋转坐标系即d-q坐标系下，得到定向角度为θ时的d轴和q轴电流值分别为id、iq；当转子位置角与初始输出的电压信号的角度θ存在角度偏差时，iq值较大；
Iq的设定方法：
(1)iq的值超过滞环设定的宽度时：
a、θ值小于转子位置角度时，id，iq电流是反向的；
b、θ值大于转子位置角度时，id，iq电流是同向的；
因此可以通过判断dq电流的相位差来决定角度值的变化方向，更快地找到转子位置。即当id，iq电流反向时，***控制器输出θ变大的信号；id，iq电流同向时，***控制器输出θ变小的信号；
(2)iq的值在滞环设定的宽度之内时：
***控制器输出θ保持不变的信号；
***控制器输出的信号控制功率变换器改变其输出的电压信号的角度值θ，使得iq的值在滞环设定的宽度之内，此时所加载的脉振电压信号的角度即为转子的角度。
2.一种实现永磁同步电机的转子初始位置检测方法的装置，其特征是：检测装置：包括定子三相交流电源、三相电源开关、功率变换器、电流传感器、***控制器、永磁同步电机，定子三相交流电源通过三相电源开关与功率变换器连接，***控制器同时与功率变换器和电流传感器连接，功率变换器与永磁同步电机连接，在功率变换器与永磁同步电机之间的连线上连接有电流传感器，电流传感器的输出端与***控制器连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010105506971A CN101980440A (zh) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | 一种永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010105506971A CN101980440A (zh) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | 一种永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101980440A true CN101980440A (zh) | 2011-02-23 |
Family
ID=43600931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010105506971A Pending CN101980440A (zh) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | 一种永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101980440A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103051276A (zh) * | 2012-08-27 | 2013-04-17 | 深圳市正弦电气股份有限公司 | 一种永磁同步电机转子初始位置辨识方法 |
| CN103178768A (zh) * | 2011-12-26 | 2013-06-26 | 上海大郡动力控制技术有限公司 | 永磁同步电机转子初始位置的检测装置及其使用方法 |
| CN104734589A (zh) * | 2013-12-20 | 2015-06-24 | 联合汽车电子有限公司 | 永磁同步电机中标定偏移角的方法 |
| CN106208881A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-12-07 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 基于电压脉冲矢量控制策略的无传感电机驱动器 |
| CN109874395A (zh) * | 2016-10-24 | 2019-06-11 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于同步电机的调控***和用于运行同步电机的方法 |
| CN112924722A (zh) * | 2019-12-05 | 2021-06-08 | 中车时代电动汽车股份有限公司 | 一种电机转子的初始位置及接线方式确定方法 |
| CN113484627A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-10-08 | 中国第一汽车股份有限公司 | 电驱动***的接线检测方法、装置以及电机控制*** |
| CN114876843A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-08-09 | 英飞同仁风机股份有限公司 | 用于智能风机的无传感器spmsm启动方法、装置及存储介质 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101630938A (zh) * | 2009-07-28 | 2010-01-20 | 哈尔滨工业大学 | 无位置传感器永磁同步电机转子初始位置辨识方法 |
| CN201860287U (zh) * | 2010-11-10 | 2011-06-08 | 徐州中矿大传动与自动化有限公司 | 一种永磁同步电机的转子初始位置检测装置 |
-
2010
- 2010-11-10 CN CN2010105506971A patent/CN101980440A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101630938A (zh) * | 2009-07-28 | 2010-01-20 | 哈尔滨工业大学 | 无位置传感器永磁同步电机转子初始位置辨识方法 |
| CN201860287U (zh) * | 2010-11-10 | 2011-06-08 | 徐州中矿大传动与自动化有限公司 | 一种永磁同步电机的转子初始位置检测装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《机电工程技术》 20080229 陈立权等 高频信号注入法进行永磁同步电机转子位置检测的信号采集*** 第55-57，84页 2 第37卷, 第2期 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103178768A (zh) * | 2011-12-26 | 2013-06-26 | 上海大郡动力控制技术有限公司 | 永磁同步电机转子初始位置的检测装置及其使用方法 |
| CN103051276A (zh) * | 2012-08-27 | 2013-04-17 | 深圳市正弦电气股份有限公司 | 一种永磁同步电机转子初始位置辨识方法 |
| CN103051276B (zh) * | 2012-08-27 | 2015-06-24 | 深圳市正弦电气股份有限公司 | 一种永磁同步电机转子初始位置辨识方法 |
| CN104734589A (zh) * | 2013-12-20 | 2015-06-24 | 联合汽车电子有限公司 | 永磁同步电机中标定偏移角的方法 |
| CN104734589B (zh) * | 2013-12-20 | 2017-07-07 | 联合汽车电子有限公司 | 永磁同步电机中标定偏移角的方法 |
| CN106208881A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-12-07 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 基于电压脉冲矢量控制策略的无传感电机驱动器 |
| CN109874395A (zh) * | 2016-10-24 | 2019-06-11 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于同步电机的调控***和用于运行同步电机的方法 |
| CN109874395B (zh) * | 2016-10-24 | 2022-06-03 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于同步电机的调控***和用于运行同步电机的方法 |
| CN112924722A (zh) * | 2019-12-05 | 2021-06-08 | 中车时代电动汽车股份有限公司 | 一种电机转子的初始位置及接线方式确定方法 |
| CN113484627A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-10-08 | 中国第一汽车股份有限公司 | 电驱动***的接线检测方法、装置以及电机控制*** |
| CN114876843A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-08-09 | 英飞同仁风机股份有限公司 | 用于智能风机的无传感器spmsm启动方法、装置及存储介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101980440A (zh) | 一种永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置 | |
| JP5150585B2 (ja) | 永久磁石同期電動機の駆動装置 | |
| JP5853097B2 (ja) | 三相同期電動機駆動装置、一体型三相同期電動機、位置決め装置およびポンプ装置 | |
| US8853979B2 (en) | Method and system for calibrating rotor position offset of an electric motor | |
| US9071186B2 (en) | Method and apparatus for controlling an alternating current machine | |
| CN103856139B (zh) | 无速度传感器永磁同步电机转子磁极初始位置识别方法 | |
| US8686695B2 (en) | Direct power and stator flux vector control of a generator for wind energy conversion system | |
| CN109756163B (zh) | 用于发电机的转矩脉动减小 | |
| JPH10229699A (ja) | 同期電動機の磁極位置推定方法および電動機制御装置および電気車 | |
| US20140225540A1 (en) | Control apparatus for ac motor | |
| CN102170256A (zh) | 电机控制器 | |
| CN103166563A (zh) | 永磁同步电机中转子位置初始定位检测方法 | |
| CN106787990A (zh) | 一种调整内置式永磁同步电机转子初始位置的方法及*** | |
| Shrutika et al. | Back-EMF estimation based sensorless control of Brushless DC motor | |
| WO2014022066A1 (en) | Hybrid closed loop speed control using open loop position for electric machines controls | |
| US20100237810A1 (en) | Method and controller for controlling an ipm motor | |
| JP2003219698A (ja) | 同期機の制御装置 | |
| CN101938245A (zh) | 隐极式永磁同步电机磁链自适应直接转矩控制方法 | |
| CN102170262A (zh) | 一种直驱永磁同步风电机组无速度传感器控制方法 | |
| JP2012257360A (ja) | 回転機の制御装置 | |
| CN201860287U (zh) | 一种永磁同步电机的转子初始位置检测装置 | |
| JP4535082B2 (ja) | 同期発電機のセンサレス制御装置と制御方法 | |
| JP2017063952A (ja) | モータ駆動装置およびこれを用いた洗濯機又は洗濯乾燥機 | |
| KR20130020081A (ko) | Ｐｍｓｍ의 초기 회전자 추정 방법 및 장치 | |
| CN110140290A (zh) | 同步电动机的控制装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110223 |