位置檢測方法、檢測裝置、永磁同步電機及存儲介質制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種位置檢測方法、檢測裝置、永磁同步電機和存儲介質，其中，初始位置檢測方法包括：根據電機繞組中的三相繞組電流確定對應的三相高頻載波電流幅值；確定三相高頻載波電流幅值之間的相對大小關系；根據預設的初始預判角對應關系，確定相對大小關系對應的初始預判角，并將初始預判角確定為脈沖注入角；在電機定子的脈沖注入角處分別注入正電壓脈沖與負電壓脈沖后，分別檢測基于正電壓脈沖的高頻電流幅值的第一變化量，以及基于負電壓脈沖的高頻電流幅值的第二變化量；根據第一變化量與第二變化量之間的關系以及初始預判角確定電機轉子的初始位置。通過本發明專利技術的技術方案，位置檢測迅速可靠，簡單易行。

Position detection method, detection device, permanent magnet synchronous motor and storage medium

【技術實現步驟摘要】
位置檢測方法、檢測裝置、永磁同步電機及存儲介質
本專利技術涉及電機領域，具體而言，涉及一種初始位置檢測方法、一種初始位置檢測裝置、一種永磁同步電機和一種計算機可讀存儲介質。
技術介紹
永磁同步電機具有功率密度大、效率高的優點，在家用電器和電動汽車中得到了廣泛應用，為了實現永磁同步電機驅動系統穩定的啟動和運行，必須在電機啟動前獲取轉子的初始位置信息，以避免由于初始位置檢測不準確導致的電機無法產生足夠啟動轉矩以及出現反轉。相關技術中，可以采用閉環檢測方法通常通過信號注入的方式實現，以高頻電壓注入法為例，可以通過向磁極的正反兩個方向注入電壓脈沖，根據電的流響應來判斷極性，存在以下缺陷：(1)初始磁極的位置通過閉環調節的方式輸出，如果角度初始值設置的偏離實際角度過大，會導致閉環調節器輸出的估計角度震蕩，導致調節時間過長，而且啟動階段閉環調節器的PI參數調節不易整定；(2)需要采用濾波器來處理信號，并需要進行坐標變換，濾波器和數字控制的延時會降低位置檢測精度。
技術實現思路
本專利技術旨在至少解決現有技術或相關技術中存在的技術問題之一。為此，本專利技術的一個目的在于提出了一種新的永磁同步電機轉子的初始位置檢測方法，通過注入高頻電壓信號，對定子繞組通電，以實現對定子繞組中三相繞組電流的采樣，基于三相繞組電流得到三相高頻載波電流，通過對三相高頻載波電流之間大小的比較能夠確定對應的初始預判角，一方面，由于不需要進行閉環調節，因此有利于提升位置檢測的效率，另一方面，采用靜止坐標系代替旋轉坐標系，不需要執行坐標系變換操作，以達到簡化計算過程的目的，再一方面，不需要濾波器處理信號，只需要采樣完一個高頻電信號周期內的采樣點就可以計算出高頻電流的幅值，因此有利于提升位置檢測精度，并且位置檢測迅速可靠，簡單易行。本專利技術的另一個目的在于對應提出了永磁同步電機轉子的初始位置檢測裝置、永磁同步電機和計算機可讀存儲介質。根據本專利技術的第一方面，提出了一種永磁同步電機轉子的初始位置檢測方法，該方法包括：在電機定子的靜止坐標系中向電機繞組中注入高頻電壓信號后，根據電機繞組中的三相繞組電流確定對應的三相高頻載波電流幅值；確定三相高頻載波電流幅值之間的相對大小關系；根據預設的初始預判角對應關系，確定相對大小關系對應的初始預判角，并將初始預判角確定為脈沖注入角；在電機定子的脈沖注入角處分別注入正電壓脈沖與負電壓脈沖后，分別檢測基于正電壓脈沖的高頻電流幅值的第一變化量，以及基于負電壓脈沖的高頻電流幅值的第二變化量；根據第一變化量與第二變化量之間的關系以及初始預判角確定電機轉子的初始位置。在該技術方案中，在靜止坐標系中，通過注入高頻電壓信號，對定子繞組通電，以實現對定子繞組中三相繞組電流的采樣，基于三相繞組電流得到三相高頻載波電流，通過對三相高頻載波電流之間大小的比較能夠確定對應的初始預判角，在確定初始預判角的基礎上進一步通過分別注入正電壓脈沖與負電壓脈沖，以檢測初始預判角所對應的電機轉子上的磁極的極性，從而確定電機轉子的初始位置，與現有技術中采用閉環檢測方式檢測電機轉子的初始位置的方案相比，由于采用開環檢測的方式相比，一方面，由于不需要進行閉環調節，因此有利于提升位置檢測的效率，另一方面，采用靜止坐標系代替旋轉坐標系，不需要執行坐標系變換操作，以達到簡化計算過程的目的，再一方面，不需要濾波器處理信號，只需要采樣完一個高頻電信號周期內的采樣點就可以計算出高頻電流的幅值，因此有利于提升位置檢測精度，并且位置檢測迅速可靠，簡單易行。在上述技術方案中，優選地，高頻電壓信號為其中，(α，β)為兩相靜止坐標系，根據電機繞組中的三相繞組電流確定對應的三相高頻載波電流幅值，具體包括：在根據高頻電壓信號產生三相繞組電流后，根據離散傅里葉變換算法生成計算公式，以根據計算公式確定三相繞組電流對應的三相高頻載波電流幅值，其中，計算公式包括：ia為第一相繞組電流，ib為第二相繞組電流，ic為第三相繞組電流，Iah為第一相高頻電流幅值，Ibh為第二相高頻電流幅值，Ich為第三相高頻載波電流幅值，Ts為采樣周期，Th為注入高頻電壓信號的周期，ωh為高頻電壓信號的角頻率，k為采樣點計數，ia(k)、ib(k）與ic(k）分別表示ia、ib與ic的第k個電流值。在該技術方案中，并通過離散傅里葉變換得到采樣三相繞組電流的三相高頻載波電流幅值，以將時域上的三相繞組電流變換到頻域上的三相高頻載波電流幅值，進而根據頻域上的三相高頻載波電流幅值，結合預設的關系表得到磁極所處的角度，一方面，實現了對電機轉子的初始位置信息的預估，以保證電機的順利運行，另一方面，通過設置計算公式執行從三相繞組采樣電流到三相高頻載波電流幅值之間的轉換，以進行初始位置角度的預估，有利于提升初始位置檢測的可靠性。在上述任一技術方案中，優選地，根據預設的初始預判角對應關系，確定相對大小關系對應的初始預判角，具體包括：根據對應關系確定相對大小關系對應的預估角；確定預估角所處的轉子角度扇區；將轉子角度扇區的中間角度確定為初始預判角。在該技術方案中，通過根據預估角得到電機轉子所處的轉子角度扇區，以12極的電機轉子為例，此時轉子角度扇區的大小范圍為30度，通過取扇區的中間角度值作為初始預判角，由于角度估計的最大誤差為±15°，雖然不是準確的角度，但是已經可以用于電機的啟動以及定子磁鏈的計算，在保證檢測結果可靠性的同時，簡化了檢測過程。在上述任一技術方案中，優選地，根據第一變化量與第二變化量之間的關系以及初始預判角確定電機轉子的初始位置，具體包括：在檢測到第一變化量大于或等于第二變化量時，將初始預判角所處的位置確定為初始位置；在檢測到第一變化量小于第二變化量時，將初始預判角旋轉180°后所處的位置確定為初始位置。在該技術方案中，由于初始預判角指示的矢量方向與轉子磁場的指示方向可能相同也可能相反，即相差180°，因此通過高頻脈沖注入的方法來檢測高頻載波電流幅值的變化量，進而通過比較兩個變化量的大小判斷轉子極性，最后電機轉子的初始位置，有利于進一步提升位置檢測的準確性。在上述任一技術方案中，優選地，在在電機定子的靜止坐標系中向電機繞組中注入高頻電壓信號后，根據電機繞組中的三相繞組電流確定對應的三相高頻載波電流幅值前，還包括：預設初始預判角與相對大小關系之間的對應關系。表1根據本專利技術的第二方面，提出了一種永磁同步電機轉子的初始位置檢測裝置，包括：確定單元，用于在電機定子的靜止坐標系中向電機繞組中注入高頻電壓信號后，根據電機繞組中的三相繞組電流確定對應的三相高頻載波電流幅值；確定單元還用于：確定三相高頻載波電流幅值之間的相對大小關系；確定單元還用于：根據預設的初始預判角對應關系，確定相對大小關系對應的初始預判角，并將初始預判角確定為脈沖注入角；檢測裝置還包括：檢測單元，用于在電機定子的脈沖注入角處分別注入正電壓脈沖與負電壓脈沖后，分別檢測基于正電壓脈沖的高頻電流幅值的第一變化量，以及基于負電壓脈沖的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種永磁同步電機轉子的初始位置檢測方法，其特征在于，包括：/n在電機定子的靜止坐標系中向電機繞組中注入高頻電壓信號后，根據所述電機繞組中的三相繞組電流確定對應的三相高頻載波電流幅值；/n確定所述三相高頻載波電流幅值之間的相對大小關系；/n根據預設的初始預判角對應關系，確定與所述相對大小關系對應的初始預判角，并將所述初始預判角確定為脈沖注入角；/n在所述電機定子的所述脈沖注入角處分別注入正電壓脈沖與負電壓脈沖后，分別檢測基于所述正電壓脈沖的所述高頻電流幅值的第一變化量，以及基于所述負電壓脈沖的所述高頻電流幅值的第二變化量；/n根據所述第一變化量與所述第二變化量之間的關系以及所述初始預判角確定電機轉子的初始位置。/n

【技術特征摘要】
1.一種永磁同步電機轉子的初始位置檢測方法，其特征在于，包括：
在電機定子的靜止坐標系中向電機繞組中注入高頻電壓信號后，根據所述電機繞組中的三相繞組電流確定對應的三相高頻載波電流幅值；
確定所述三相高頻載波電流幅值之間的相對大小關系；
根據預設的初始預判角對應關系，確定與所述相對大小關系對應的初始預判角，并將所述初始預判角確定為脈沖注入角；
在所述電機定子的所述脈沖注入角處分別注入正電壓脈沖與負電壓脈沖后，分別檢測基于所述正電壓脈沖的所述高頻電流幅值的第一變化量，以及基于所述負電壓脈沖的所述高頻電流幅值的第二變化量；
根據所述第一變化量與所述第二變化量之間的關系以及所述初始預判角確定電機轉子的初始位置。


2.根據權利要求1所述的初始位置檢測方法，其特征在于，所述高頻電壓信號為所述根據所述電機繞組中的三相繞組電流確定對應的三相高頻載波電流幅值，具體包括：
在根據所述高頻電壓信號產生所述三相繞組電流后，根據離散傅里葉變換算法生成計算公式，以根據所述計算公式確定所述三相繞組電流對應的所述三相高頻載波電流幅值，
其中，所述計算公式包括：









為所述第一相繞組電流，ib為所述第二相繞組電流，ic為所述第三相繞組電流，Iah為所述第一相高頻電流幅值，Ibh為所述第二相高頻電流幅值，Ich為所述第三相高頻載波電流幅值，Ts為采樣周期，Th為注入所述高頻電壓信號的周期，ωh為所述高頻電壓信號的角頻率，k為采樣點計數，ia(k)、ib(k)與ic(k)分別表示ia、ib與ic的第k個電流值。


3.根據權利要求1所述的初始位置檢測方法，其特征在于，所述根據預設的初始預判角對應關系，確定與所述相對大小關系對應的初始預判角，具體包括：
根據所述對應關系確定所述相對大小關系對應的預估角；
確定所述預估角所處的轉子角度扇區；
將所述轉子角度扇區的中間角度確定為所述初始預判角。


4.根據權利要求1所述的初始位置檢測方法，其特征在于，所述根據所述第一變化量與所述第二變化量之間的關系以及所述初始預判角確定電機轉子的初始位置，具體包括：
在檢測到所述第一變化量大于或等于所述第二變化量時，將所述初始預判角所處的位置確定為所述初始位置；
在檢測到所述第一變化量小于所述第二變化量時，將初始預判角旋轉180°后所處的位置確定為所述初始位置。


5.根據權利要求1至4中任一項所述的初始位置檢測方法，其特征在于，所述在在電機定子的靜止坐標系中向電機繞組中注入高頻電壓信號后，根據所述電機繞組中的三相繞組電流確定對應的三相高頻載波電流幅值前，還包括：
預設所述初始預判角與所述相對大小關系之間的對應關系。


6.一種永磁同步電機轉子的初始位置檢測裝置，其特征在于，包括：
確定單元，用于在電機定子的靜止坐標系中向...

【專利技術屬性】
技術研發人員：雙波，諸自強，
申請(專利權)人：廣東威靈電機制造有限公司，美的威靈電機技術上海有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44