專利名稱:永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及主要應(yīng)用于風(fēng)電變流器中的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法。
背景技術(shù):
在永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中,電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)與初始定位是系統(tǒng)運(yùn)行的基本條件,也是矢量控制的必要前提。為此,現(xiàn)有技術(shù)提供了一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法,該方法是一種靜止時(shí)估算永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置的方法,其利用了定子鐵心的非線性磁化特性,接近轉(zhuǎn)子磁極的定子鐵心會(huì)受到轉(zhuǎn)子磁極的影響,由于定子鐵心的飽和特性,使得定子繞組中順磁方向的電流增大很多,其絕對(duì)值比去磁方向的電流大,從而通過(guò)檢測(cè)相同電壓激勵(lì)下電流的不同響應(yīng)幅值來(lái)獲取轉(zhuǎn)子的初始位置信息。具體地,現(xiàn)有技術(shù)提供的電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法首先向電機(jī)繞組施加具有不同空間角θ χ而電壓幅值相等的一組電壓矢量,檢測(cè)相應(yīng)電壓矢量激勵(lì)下的X軸上的電流空間矢量幅值Ix,當(dāng)電壓空間矢量越接近轉(zhuǎn)子磁極N極時(shí),由于磁場(chǎng)的飽和效應(yīng),相應(yīng)Ix值也越大,則通過(guò)檢測(cè)Ix值的大小,確定具有Ix最大值對(duì)應(yīng)的電壓矢量所具有的空間角最接近轉(zhuǎn)子磁極的空間角;之后進(jìn)入細(xì)分搜索過(guò)程,將最接近轉(zhuǎn)子磁極的空間角及其相鄰空間區(qū)域進(jìn)行劃分,得到另一組電壓矢量,同樣地,向電機(jī)繞組施加具有不同空間角θ、而電壓幅值相等的另一組電壓矢量,同樣的方法可細(xì)分得到Ix最大值對(duì)應(yīng)的電壓矢量所具有的空間角θ χ ;重復(fù)上述細(xì)分搜索過(guò)程若干次,將最終確定的Ix最大值對(duì)應(yīng)的電壓矢量所具有的空間角θχ確定為最終轉(zhuǎn)子磁極初始位置角。然而,上述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法僅根據(jù)電流空間矢量幅值大小的差異來(lái)判斷磁極初始位置,而在細(xì)分搜索過(guò)程中,由于劃分后的相鄰空間角θ χ所對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值差異很小,并考慮到測(cè)量誤差的影響,容易出現(xiàn)誤判斷而影響轉(zhuǎn)子磁極位置的測(cè)量精度,即是說(shuō),現(xiàn)有技術(shù)提供永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法的位置測(cè)量精度低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供了一永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法,以解決現(xiàn)有技術(shù)提供的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法的位置測(cè)量精度低的問(wèn)題。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的,一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法,所述方法包括以下步驟分別將具有不同空間角而電壓幅值相等的一組電壓矢量作用于電機(jī)繞組預(yù)設(shè)時(shí)間;測(cè)量所述組電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算所述電流空間矢量對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值,將具有最大積分值的電流空間矢量對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角作為轉(zhuǎn)子磁極的初始位置角輸出。
所述組電壓矢量可以包括第一電壓矢量、第二電壓矢量、第三電壓矢量、第四電壓矢量、第五電壓矢量、第六電壓矢量、第七電壓矢量、第八電壓矢量、第九電壓矢量、第十電壓矢量、第十一電壓矢量、第十二電壓矢量,且所述第一電壓矢量、第二電壓矢量、第三電壓矢量、第四電壓矢量、第五電壓矢量、第六電壓矢量、第七電壓矢量、第八電壓矢量、第九電壓矢量、第十電壓矢量、第十一電壓矢量、第十二電壓矢量之間空間角順次相差30度之間空間角順次相差30度。
此時(shí),所述測(cè)量所述組電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算所述電流空間矢量對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值的步驟可以包括以下步驟
1)測(cè)量所述第一電壓矢量對(duì)應(yīng)的第一電流空間矢量幅值與所述第二電壓矢量對(duì)應(yīng)的第二電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算得到所述第一電流空間矢量幅值對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的第一積分值和所述第二電流空間矢量幅值對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間的第二積分值,當(dāng)所述第一積分值大于第二積分值時(shí),設(shè)置一空間角變量等于零度,一積分值變量等于所述第一積分值,轉(zhuǎn)入步驟2、,當(dāng)所述第一積分值小于第二積分值時(shí),設(shè)置一空間角變量等于180 度,一積分值變量等于所述第二積分值,轉(zhuǎn)入步驟3);
2)測(cè)量所述第三電壓矢量對(duì)應(yīng)的第三電流空間矢量幅值,計(jì)算所述第三電流空間矢量幅值對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的第三積分值,當(dāng)所述第三積分值大于所述積分值變量時(shí),將所述第三積分值賦予所述積分值變量,并順次測(cè)量所述第五電壓矢量對(duì)應(yīng)的第五電流空間矢量幅值和所述第七電壓矢量對(duì)應(yīng)的第七電流空間矢量幅值,計(jì)算所述第五電流空間矢量幅值對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的第五積分值和所述第七電流空間矢量幅值對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的第七積分值,若所述第五積分值或第七積分值小于積分值變量,則結(jié)束對(duì)下一次測(cè)量,若所述第五積分值或第七積分值大于所述積分值變量,則將大于所述積分值變量的所述第五積分值或第七積分值賦予所述積分值變量,將大于所述積分值變量的所述第五積分值對(duì)應(yīng)的第五空間角或所述第七積分值對(duì)應(yīng)的第七空間角賦予所述空間角變量;當(dāng)所述第三積分值小于所述積分值變量時(shí),測(cè)量所述第十二電壓矢量對(duì)應(yīng)的第十二電流空間矢量幅值、所述第十電壓矢量對(duì)應(yīng)的第十電流空間矢量幅值和所述第八電壓矢量對(duì)應(yīng)的第八電流空間矢量幅值, 計(jì)算所述第十二電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第十二積分值、所述第十電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第十積分值和所述第八電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第八積分值,若所述第十二積分值、第十積分值或第八積分值小于所述積分值變量,則結(jié)束對(duì)下一次測(cè)量,若所述第十二積分值、 第十積分值或第八積分值大于所述積分值變量,則將大于所述積分值變量的第十二積分值、第十積分值或第八積分值賦予所述積分值變量,將大于所述積分值變量的第十二積分值對(duì)應(yīng)的第十二空間角、第十積分值對(duì)應(yīng)的第十空間角或第八積分值對(duì)應(yīng)的第八空間角賦予所述空間角變量;
3)測(cè)量所述第四電壓矢量對(duì)應(yīng)的第四電流空間矢量幅值,計(jì)算所述第四電流空間矢量幅值對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間的第四積分值,當(dāng)所述第四積分值大于所述積分值變量時(shí),將所述第四積分值賦予所述積分值變量,并順次測(cè)量所述第六電壓矢量對(duì)應(yīng)的第六電流空間矢量幅值和所述第八電壓矢量對(duì)應(yīng)的第八電流空間矢量幅值,計(jì)算所述第六電流空間矢量幅值對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的第六積分值和第八電流空間矢量幅值對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的第八積分值,若所述第六積分值或第八積分值小于積分值變量,則結(jié)束對(duì)下一次測(cè)量,若所述第六積分值或第八積分值大于積分值變量,則將大于積分值變量的第六積分值或第八積分值賦予積分值變量,將大于積分值變量的第六積分值對(duì)應(yīng)的第六空間角或第八積分值對(duì)應(yīng)的第八空間角賦予空間角變量;當(dāng)所述第四積分值小于積分值變量時(shí),測(cè)量所述第十一電壓矢量對(duì)應(yīng)的第十一電流空間矢量幅值、第九電壓矢量對(duì)應(yīng)的第九電流空間矢量幅值和第七電壓矢量對(duì)應(yīng)的第七電流空間矢量幅值,計(jì)算所述第十一電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第十一積分值、 第九電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第九積分值和第七電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第七積分值,若所述第十一積分值、第九積分值或第七積分值小于積分值變量,則結(jié)束對(duì)下一次測(cè)量,若第十一積分值、第九積分值或第七積分值大于積分值變量,則將大于積分值變量的第十一積分值、第九積分值或第七積分值賦予積分值變量,將大于積分值變量的第十一積分值對(duì)應(yīng)的第十一空間角、第九積分值對(duì)應(yīng)的第九空間角或第七積分值對(duì)應(yīng)的第七空間角賦予空間角變量;所述空間角變量的最終值即為所述具有最大積分值的電流空間矢量對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角。進(jìn)一步地,所述根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算所述電流空間矢量對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值的步驟,和所述將具有最大積分值的電流空間矢量對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角作為轉(zhuǎn)子磁極的初始位置角輸出的步驟之間,所述方法還可以包括以下步驟將所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量,以及第一細(xì)分電壓矢量和第二細(xì)分電壓矢量分別作用于電機(jī)繞組預(yù)設(shè)時(shí)間,所述第一細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,所述第一細(xì)分電壓矢量的空間角與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為+7. 5,所述第二細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,所述第二細(xì)分電壓矢量的空間角與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為-7. 5 ;測(cè)量所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量、第一細(xì)分電壓矢量和第二細(xì)分電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算電流空間矢量對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值,將最大積分值賦予所述積分值變量,將具有最大積分值的電壓矢量的空間角賦予所述空間角變量。更進(jìn)一步地,所述將具有最大積分值的電壓矢量的空間角賦予所述空間角變量的步驟之后,所述方法還可以包括以下步驟將所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量,以及第三細(xì)分電壓矢量和第四細(xì)分電壓矢量分別作用于電機(jī)繞組預(yù)設(shè)時(shí)間,所述第三細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,所述第三細(xì)分電壓矢量的空間角與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為+3. 75,所述第四細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,所述第四細(xì)分電壓矢量的空間角與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為-3. 75 ;測(cè)量所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量、第三細(xì)分電壓矢量和第四細(xì)分電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算電流空間矢量對(duì)該預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值,將具有最大積分值的電壓矢量的空間角賦予所述空間角變量。更進(jìn)一步地,所述測(cè)量所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量、第三細(xì)分電壓矢量和第四細(xì)分電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算電流空間矢量對(duì)該預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值,將具有最大積分值的電壓矢量的空間角賦予所述空間角變量的步驟之后,所述方法還可以包括以下步驟將所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量,以及第五細(xì)分電壓矢量和第六細(xì)分電壓矢量分別作用于電機(jī)繞組預(yù)設(shè)時(shí)間,所述第五細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,所述第五細(xì)分電壓矢量的空間角與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為+1. 875,所述第六細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,所述第六細(xì)分電壓矢量的空間角與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為-1. 875 ;測(cè)量所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量、第五細(xì)分電壓矢量和第六細(xì)分電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算電流空間矢量對(duì)該預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值,將具有最大積分值的電壓矢量的空間角賦予所述空間角變量。本發(fā)明提供的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法是通過(guò)向電機(jī)繞組施加幅值相同、空間角不同的一組電壓矢量后,測(cè)量電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并計(jì)算該電流空間矢量對(duì)相同時(shí)間的積分值,通過(guò)比較積分值的大小,進(jìn)而得出轉(zhuǎn)子磁極的位置, 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)直接比較電流空間矢量幅值而言,積分值的差異更明顯,從而測(cè)量精度和可靠性更高,為電機(jī)的矢量控制提供了有利的前提條件,在實(shí)際控制中的無(wú)功和有功電流分量更加接近目標(biāo)設(shè)定值,進(jìn)而提高系統(tǒng)控制的效率,當(dāng)該方法應(yīng)用于對(duì)大功率的全功率風(fēng)電變流器控制中時(shí),可減少系統(tǒng)發(fā)熱并提升風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率。
圖1是公知的電流空間矢量隨時(shí)間變化的坐標(biāo)圖;圖2是本發(fā)明提供的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法的流程圖;圖3是本發(fā)明中一組電壓矢量的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。由于電機(jī)定子鐵芯的非線性磁化特性差異,接近轉(zhuǎn)子磁極的定子鐵心會(huì)受到轉(zhuǎn)子磁極的影響,由于定子鐵心的飽和特性,使得定子繞組中順磁方向的電流矢量增大速率更快,相同幅值電壓矢量作用相同時(shí)間后,順磁方向的電流矢量幅值絕對(duì)值比去磁方向的大, 如圖1以具有相同幅值而具有不同空間角的兩個(gè)電壓矢量仏和U2分別作用于電機(jī)繞組相同時(shí)間為例,示出了兩個(gè)電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量ixl和ix2隨時(shí)間變化的坐標(biāo)圖, 橫坐標(biāo)為電壓矢量作用時(shí)間t,縱坐標(biāo)為電流空間矢量的幅值。由圖2可以看出,電壓矢量 U1為順磁,從而電壓矢量U1更接近轉(zhuǎn)子磁極N的位置,且由于電流空間矢量ixl的幅值I ixlI和電流空間矢量ix2的幅值ι ix21滿足ι χ11 > ι ix21,則ι ixl ι和ι ix21分別對(duì)各
自對(duì)應(yīng)的電壓矢量作用時(shí)間的積分Sl和S2也滿足Sl > S2,即幻=0^>們=
相反地,若電壓矢量U2更接近轉(zhuǎn)子磁極N的位置,則有們=0#>幻=。本發(fā)明基于上述原理,將幅值相同而空間角不同的不同電壓矢量作為一組,判斷該組中每一電壓矢量激勵(lì)分別作用相同時(shí)間產(chǎn)生的電流空間矢量的幅值對(duì)作用時(shí)間的積分值大小,進(jìn)而判斷最接近轉(zhuǎn)子磁極N的電壓矢量對(duì)應(yīng)的空間角作為最終轉(zhuǎn)子磁極初始位置角。具體地,如圖2示出了本發(fā)明提供的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法的流程。
在步驟SlOl中,分別將具有不同空間角而電壓幅值相等的一組電壓矢量作用于電機(jī)繞組預(yù)設(shè)時(shí)間。
在步驟S102中,測(cè)量該組電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算電流空間矢量對(duì)該預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值,將具有最大積分值的電流空間矢量對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角作為轉(zhuǎn)子磁極的初始位置角輸出。
該組電壓矢量包含了多個(gè)電壓矢量,多個(gè)電壓矢量可同時(shí)作用于電機(jī)繞組,也可以先將兩個(gè)或多個(gè)電壓矢量作用于電機(jī)繞組,并確定該兩個(gè)或多個(gè)電壓矢量中最接近轉(zhuǎn)子磁極的初始位置角的電壓矢量后,將該電壓矢量余下的電壓矢量中的一個(gè)進(jìn)行比較,重復(fù)同樣的步驟,而迭代得出最接近轉(zhuǎn)子磁極的初始位置角的電壓矢量,本發(fā)明優(yōu)選采用后一種方式作用于電機(jī)繞組。
具體地,本發(fā)明中,該組電壓矢量?jī)?yōu)選為12個(gè),如圖3所示,第一電壓矢量1、第二電壓矢量2、第三電壓矢量3、第四電壓矢量4、第五電壓矢量5、第六電壓矢量6、第七電壓矢量7、第八電壓矢量8、第九電壓矢量9、第十電壓矢量10、第十一電壓矢量11、第十二電壓矢量12之間空間角順次相差30度。
此時(shí),測(cè)量該組電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算電流空間矢量對(duì)該預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值的步驟可以包括以下步驟
1)測(cè)量第一電壓矢量1對(duì)應(yīng)的第一電流空間矢量幅值與第二電壓矢量2對(duì)應(yīng)的第二電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算得到第一電流空間矢量幅值對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間的第一積分值Sl和第二電流空間矢量幅值對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間的第二積分值S2,當(dāng)?shù)谝环e分值Sl 大于第二積分值S2時(shí),設(shè)置一空間角變量θ =0度,一積分值變量SMAX = Si,轉(zhuǎn)入步驟 2),當(dāng)?shù)谝环e分值Sl小于第二積分值S2時(shí),設(shè)置一空間角變量θ =180度,一積分值變量 SMAX = S2,轉(zhuǎn)入步驟3);
2)測(cè)量第三電壓矢量3對(duì)應(yīng)的第三電流空間矢量幅值,計(jì)算第三電流空間矢量幅值對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間的第三積分值S3,當(dāng)?shù)谌e分值S3大于積分值變量時(shí),將第三積分值S3賦予積分值變量,并順次測(cè)量第五電壓矢量5對(duì)應(yīng)的第五電流空間矢量幅值和第七電壓矢量 7對(duì)應(yīng)的第七電流空間矢量幅值,計(jì)算第五電流空間矢量幅值對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間的第五積分值S5 和第七電流空間矢量幅值對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間的第七積分值S7,若第五積分值S5或第七積分值S7 小于積分值變量,則結(jié)束對(duì)下一次測(cè)量,若第五積分值S5或第七積分值S7大于積分值變量,則將大于積分值變量的第五積分值S5或第七積分值S7賦予積分值變量,將大于積分值變量的第五積分值S5對(duì)應(yīng)的第五空間角或第七積分值S7對(duì)應(yīng)的第七空間角賦予空間角變量;當(dāng)?shù)谌e分值S3小于積分值變量時(shí),測(cè)量第十二電壓矢量12對(duì)應(yīng)的第十二電流空間矢量幅值、第十電壓矢量10對(duì)應(yīng)的第十電流空間矢量幅值和第八電壓矢量8對(duì)應(yīng)的第八電流空間矢量幅值,計(jì)算第十二電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第十二積分值S12、第十電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第十積分值SlO和第八電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第八積分值S8,若第十二積分值S12、第十積分值SlO或第八積分值S8小于積分值變量,則結(jié)束對(duì)下一次測(cè)量,若第十二積分值S12、第十積分值SlO或第八積分值S8大于積分值變量,則將大于積分值變量的第十二積分值S12、第十積分值SlO或第八積分值S8賦予積分值變量,將大于積分值變量的第十二積分值S12對(duì)應(yīng)的第十二空間角、第十積分值SlO對(duì)應(yīng)的第十空間角或第八積分值S8 對(duì)應(yīng)的第八空間角賦予空間角變量;3)測(cè)量第四電壓矢量4對(duì)應(yīng)的第四電流空間矢量幅值,計(jì)算第四電流空間矢量幅值對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間的第四積分值S4,當(dāng)?shù)谒姆e分值S4大于積分值變量時(shí),將第四積分值S4賦予積分值變量,并順次測(cè)量第六電壓矢量6對(duì)應(yīng)的第六電流空間矢量幅值和第八電壓矢量 8對(duì)應(yīng)的第八電流空間矢量幅值,計(jì)算第六電流空間矢量幅值對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間的第六積分值S6 和第八電流空間矢量幅值對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間的第八積分值S8,若第六積分值S6或第八積分值S8 小于積分值變量,則結(jié)束對(duì)下一次測(cè)量,若第六積分值S6或第八積分值S8大于積分值變量,則將大于積分值變量的第六積分值S6或第八積分值S8賦予積分值變量,將大于積分值變量的第六積分值S6對(duì)應(yīng)的第六空間角或第八積分值S8對(duì)應(yīng)的第八空間角賦予空間角變量;當(dāng)?shù)谒姆e分值S4小于積分值變量時(shí),測(cè)量第十一電壓矢量11對(duì)應(yīng)的第十一電流空間矢量幅值、第九電壓矢量9對(duì)應(yīng)的第九電流空間矢量幅值和第七電壓矢量7對(duì)應(yīng)的第七電流空間矢量幅值,計(jì)算第十一電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第十一積分值S11、第九電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第九積分值S9和第七電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第七積分值S7,若第十一積分值Sl 1、第九積分值S9或第七積分值S7小于積分值變量,則結(jié)束對(duì)下一次測(cè)量,若第十一積分值S11、第九積分值S9或第七積分值S7大于積分值變量,則將大于積分值變量的第十一積分值S11、第九積分值S9或第七積分值S7賦予積分值變量,將大于積分值變量的第十一積分值Sll對(duì)應(yīng)的第i^一空間角、第九積分值S9對(duì)應(yīng)的第九空間角或第七積分值S7對(duì)應(yīng)的第七空間角賦予空間角變量。此時(shí),步驟S102中的具有最大積分值的電流空間矢量對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角即空間角變量的最終值。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子磁極的初始位置角更精確的測(cè)量,本發(fā)明在步驟根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算電流空間矢量對(duì)該預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值和步驟將具有最大積分值的電流空間矢量對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角作為轉(zhuǎn)子磁極的初始位置角輸出的步驟之間,還可以包括對(duì)積分值變量最終值的細(xì)分測(cè)量的步驟,具體為將積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量,以及第一細(xì)分電壓矢量和第二細(xì)分電壓矢量分別作用于電機(jī)繞組預(yù)設(shè)時(shí)間,該第一細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,該第一細(xì)分電壓矢量的空間角與積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為+7. 5,該第二細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,該第二細(xì)分電壓矢量的空間角與積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為-7. 5 ;測(cè)量積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量、第一細(xì)分電壓矢量和第二細(xì)分電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算電流空間矢量對(duì)該預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值,將最大積分值賦予積分值變量,將具有最大積分值的電壓矢量的空間角賦予空間角變量。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子磁極的初始位置角更精確的測(cè)量,本發(fā)明在將具有最大積分值的電壓矢量的空間角賦予空間角變量的步驟之后,還可以包括以下步驟將積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量,以及第三細(xì)分電壓矢量和第四細(xì)分電壓矢量分別作用于電機(jī)繞組預(yù)設(shè)時(shí)間,該第三細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,該第三細(xì)分電壓矢量的空間角與積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為+3. 75,該第四細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,該第四細(xì)分電壓矢量的空間角與積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為-3. 75 ;測(cè)量積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量、第三細(xì)分電壓矢量和第四細(xì)分電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算電流空間矢量對(duì)該預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值,將具有最大積分值的電壓矢量的空間角賦予空間角變量。
為了更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子磁極的初始位置角更精確的測(cè)量,本發(fā)明在測(cè)量積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量、第三細(xì)分電壓矢量和第四細(xì)分電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算電流空間矢量對(duì)該預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值,將具有最大積分值的電壓矢量的空間角賦予空間角變量的步驟之后,還可以進(jìn)一步包括以下步驟將積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量,以及第五細(xì)分電壓矢量和第六細(xì)分電壓矢量分別作用于電機(jī)繞組預(yù)設(shè)時(shí)間,該第五細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,該第五細(xì)分電壓矢量的空間角與積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為+1. 875,該第六細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,該第六細(xì)分電壓矢量的空間角與積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為-1. 875 ;測(cè)量積分值變量最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量、第五細(xì)分電壓矢量和第六細(xì)分電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算電流空間矢量對(duì)該預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值,將具有最大積分值的電壓矢量的空間角賦予空間角變量。
具體實(shí)現(xiàn)時(shí),還可以進(jìn)一步以積分值變量的最終值為基礎(chǔ)而進(jìn)行重復(fù)上述細(xì)分步驟,從而可以獲得轉(zhuǎn)子磁極更精確的初始位置角。
本發(fā)明提供的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法是通過(guò)向電機(jī)繞組施加幅值相同、空間角不同的一組電壓矢量后,測(cè)量電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并計(jì)算該電流空間矢量對(duì)相同時(shí)間的積分值,通過(guò)比較積分值的大小,進(jìn)而得出轉(zhuǎn)子磁極的位置, 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)直接比較電流空間矢量幅值而言,積分值的差異更明顯,從而測(cè)量精度和可靠性更高,為電機(jī)的矢量控制提供了有利的前提條件,在實(shí)際控制中的無(wú)功和有功電流分量更加接近目標(biāo)設(shè)定值,進(jìn)而提高系統(tǒng)控制的效率,當(dāng)該方法應(yīng)用于對(duì)大功率的全功率風(fēng)電變流器控制中時(shí),可減少系統(tǒng)發(fā)熱并提升風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率;另外,本發(fā)明還可以在得出該電壓矢量中與電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極最接近的電壓矢量后,以該最接近的電壓矢量為基礎(chǔ),采用同樣的方式迭代進(jìn)行多次細(xì)分測(cè)量,從而進(jìn)一步提高測(cè)量的精確性和可靠性。
以上所述,僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此, 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟分別將具有不同空間角而電壓幅值相等的一組電壓矢量作用于電機(jī)繞組預(yù)設(shè)時(shí)間;測(cè)量所述組電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算所述電流空間矢量對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值,將具有最大積分值的電流空間矢量對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角作為轉(zhuǎn)子磁極的初始位置角輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法,其特征在于,所述組電壓矢量為包括第一電壓矢量、第二電壓矢量、第三電壓矢量、第四電壓矢量、第五電壓矢量、 第六電壓矢量、第七電壓矢量、第八電壓矢量、第九電壓矢量、第十電壓矢量、第十一電壓矢量、第十二電壓矢量,且所述第一電壓矢量、第二電壓矢量、第三電壓矢量、第四電壓矢量、 第五電壓矢量、第六電壓矢量、第七電壓矢量、第八電壓矢量、第九電壓矢量、第十電壓矢量、第十一電壓矢量、第十二電壓矢量之間空間角順次相差30度之間空間角順次相差30 度。
3.如權(quán)利要求2所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法,其特征在于,所述測(cè)量所述組電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算所述電流空間矢量對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值的步驟包括以下步驟1)測(cè)量所述第一電壓矢量對(duì)應(yīng)的第一電流空間矢量幅值與所述第二電壓矢量對(duì)應(yīng)的第二電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算得到所述第一電流空間矢量幅值對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的第一積分值和所述第二電流空間矢量幅值對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間的第二積分值,當(dāng)所述第一積分值大于第二積分值時(shí),設(shè)置一空間角變量等于零度,一積分值變量等于所述第一積分值,轉(zhuǎn)入步驟2、,當(dāng)所述第一積分值小于第二積分值時(shí),設(shè)置一空間角變量等于180度, 一積分值變量等于所述第二積分值,轉(zhuǎn)入步驟3);2)測(cè)量所述第三電壓矢量對(duì)應(yīng)的第三電流空間矢量幅值,計(jì)算所述第三電流空間矢量幅值對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的第三積分值,當(dāng)所述第三積分值大于所述積分值變量時(shí),將所述第三積分值賦予所述積分值變量,并順次測(cè)量所述第五電壓矢量對(duì)應(yīng)的第五電流空間矢量幅值和所述第七電壓矢量對(duì)應(yīng)的第七電流空間矢量幅值,計(jì)算所述第五電流空間矢量幅值對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的第五積分值和所述第七電流空間矢量幅值對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的第七積分值, 若所述第五積分值或第七積分值小于積分值變量,則結(jié)束對(duì)下一次測(cè)量,若所述第五積分值或第七積分值大于所述積分值變量,則將大于所述積分值變量的所述第五積分值或第七積分值賦予所述積分值變量,將大于所述積分值變量的所述第五積分值對(duì)應(yīng)的第五空間角或所述第七積分值對(duì)應(yīng)的第七空間角賦予所述空間角變量;當(dāng)所述第三積分值小于所述積分值變量時(shí),測(cè)量所述第十二電壓矢量對(duì)應(yīng)的第十二電流空間矢量幅值、所述第十電壓矢量對(duì)應(yīng)的第十電流空間矢量幅值和所述第八電壓矢量對(duì)應(yīng)的第八電流空間矢量幅值,計(jì)算所述第十二電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第十二積分值、所述第十電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第十積分值和所述第八電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第八積分值,若所述第十二積分值、第十積分值或第八積分值小于所述積分值變量,則結(jié)束對(duì)下一次測(cè)量,若所述第十二積分值、第十積分值或第八積分值大于所述積分值變量,則將大于所述積分值變量的第十二積分值、第十積分值或第八積分值賦予所述積分值變量,將大于所述積分值變量的第十二積分值對(duì)應(yīng)的第十二空間角、第十積分值對(duì)應(yīng)的第十空間角或第八積分值對(duì)應(yīng)的第八空間角賦予所述空間角變量;3)測(cè)量所述第四電壓矢量對(duì)應(yīng)的第四電流空間矢量幅值,計(jì)算所述第四電流空間矢量幅值對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間的第四積分值,當(dāng)所述第四積分值大于所述積分值變量時(shí),將所述第四積分值賦予所述積分值變量,并順次測(cè)量所述第六電壓矢量對(duì)應(yīng)的第六電流空間矢量幅值和所述第八電壓矢量對(duì)應(yīng)的第八電流空間矢量幅值,計(jì)算所述第六電流空間矢量幅值對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的第六積分值和第八電流空間矢量幅值對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的第八積分值,若所述第六積分值或第八積分值小于積分值變量,則結(jié)束對(duì)下一次測(cè)量,若所述第六積分值或第八積分值大于積分值變量,則將大于積分值變量的第六積分值或第八積分值賦予積分值變量,將大于積分值變量的第六積分值對(duì)應(yīng)的第六空間角或第八積分值對(duì)應(yīng)的第八空間角賦予空間角變量;當(dāng)所述第四積分值小于積分值變量時(shí),測(cè)量所述第十一電壓矢量對(duì)應(yīng)的第十一電流空間矢量幅值、第九電壓矢量對(duì)應(yīng)的第九電流空間矢量幅值和第七電壓矢量對(duì)應(yīng)的第七電流空間矢量幅值,計(jì)算所述第十一電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第十一積分值、第九電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第九積分值和第七電流空間矢量幅值對(duì)應(yīng)的第七積分值,若所述第十一積分值、第九積分值或第七積分值小于積分值變量,則結(jié)束對(duì)下一次測(cè)量,若第十一積分值、第九積分值或第七積分值大于積分值變量,則將大于積分值變量的第十一積分值、 第九積分值或第七積分值賦予積分值變量,將大于積分值變量的第十一積分值對(duì)應(yīng)的第十一空間角、第九積分值對(duì)應(yīng)的第九空間角或第七積分值對(duì)應(yīng)的第七空間角賦予空間角變量;所述空間角變量的最終值即為所述具有最大積分值的電流空間矢量對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角。
4.如權(quán)利要求3所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法,其特征在于,所述根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算所述電流空間矢量對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值的步驟,和所述將具有最大積分值的電流空間矢量對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角作為轉(zhuǎn)子磁極的初始位置角輸出的步驟之間,所述方法還包括以下步驟將所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量,以及第一細(xì)分電壓矢量和第二細(xì)分電壓矢量分別作用于電機(jī)繞組預(yù)設(shè)時(shí)間,所述第一細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,所述第一細(xì)分電壓矢量的空間角與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為+7. 5,所述第二細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,所述第二細(xì)分電壓矢量的空間角與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為-7. 5 ;測(cè)量所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量、第一細(xì)分電壓矢量和第二細(xì)分電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算電流空間矢量對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值,將最大積分值賦予所述積分值變量,將具有最大積分值的電壓矢量的空間角賦予所述空間角變量。
5.如權(quán)利要求4所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法,其特征在于,所述將具有最大積分值的電壓矢量的空間角賦予所述空間角變量的步驟之后,所述方法還包括以下步驟將所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量,以及第三細(xì)分電壓矢量和第四細(xì)分電壓矢量分別作用于電機(jī)繞組預(yù)設(shè)時(shí)間,所述第三細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,所述第三細(xì)分電壓矢量的空間角與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為+3. 75,所述第四細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,所述第四細(xì)分電壓矢量的空間角與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為-3. 75 ;測(cè)量所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量、第三細(xì)分電壓矢量和第四細(xì)分電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算電流空間矢量對(duì)該預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值,將具有最大積分值的電壓矢量的空間角賦予所述空間角變量。
6.如權(quán)利要求5所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法,其特征在于,所述測(cè)量所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量、第三細(xì)分電壓矢量和第四細(xì)分電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算電流空間矢量對(duì)該預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值, 將具有最大積分值的電壓矢量的空間角賦予所述空間角變量的步驟之后,所述方法還包括以下步驟將所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量,以及第五細(xì)分電壓矢量和第六細(xì)分電壓矢量分別作用于電機(jī)繞組預(yù)設(shè)時(shí)間,所述第五細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,所述第五細(xì)分電壓矢量的空間角與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為+1. 875,所述第六細(xì)分電壓矢量的電壓幅值與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的幅值相等,所述第六細(xì)分電壓矢量的空間角與所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角的差值為-1. 875 ;測(cè)量所述積分值變量的最終值對(duì)應(yīng)的電壓矢量、第五細(xì)分電壓矢量和第六細(xì)分電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算電流空間矢量對(duì)該預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值,將具有最大積分值的電壓矢量的空間角賦予所述空間角變量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極位置推定方法,包括以下步驟分別將具有不同空間角而電壓幅值相等的一組電壓矢量作用于電機(jī)繞組預(yù)設(shè)時(shí)間;測(cè)量該組電壓矢量分別對(duì)應(yīng)的電流空間矢量幅值,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分別計(jì)算電流空間矢量對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間的積分值,將具有最大積分值的電流空間矢量對(duì)應(yīng)的電壓矢量的空間角作為轉(zhuǎn)子磁極的初始位置角輸出。本發(fā)明通過(guò)比較積分值的大小而得出轉(zhuǎn)子磁極的位置,相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)直接比較電流空間矢量幅值而言,積分值的差異更明顯,從而測(cè)量精度和可靠性更高,為電機(jī)的矢量控制提供了有利的前提條件,在實(shí)際控制中的無(wú)功和有功電流分量更加接近目標(biāo)設(shè)定值,進(jìn)而提高系統(tǒng)控制的效率。
文檔編號(hào)H02P21/14GK102497155SQ20111038280
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者吳志敢, 王微子 申請(qǐng)人:大連尚能科技發(fā)展有限公司