本發(fā)明屬于多相電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種擺脫了轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)對(duì)電機(jī)參數(shù)的依賴性，辨識(shí)準(zhǔn)確性高的多相永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)方法。

背景技術(shù)：

多相電機(jī)(相數(shù)n＞3)因其高可靠性、多控制自由度等諸多優(yōu)勢(shì)受到關(guān)注，特別是在船舶推進(jìn)、軌道交通和電動(dòng)汽車等應(yīng)用場(chǎng)合。而多相永磁電機(jī)的應(yīng)用近年來也日益廣泛。

不論是三相永磁電機(jī)還是多相永磁電機(jī)，轉(zhuǎn)子位置和速度的檢測(cè)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施的關(guān)鍵之一。通常，電機(jī)轉(zhuǎn)子速度采用光學(xué)編碼器等測(cè)量獲得，必然增加系統(tǒng)的成本。為了降低成本或在位置傳感器故障時(shí)提供必要的備用控制方案，永磁電機(jī)的無速度傳感器作為一種新穎的控制策略受到研究領(lǐng)域和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的重點(diǎn)關(guān)注。

當(dāng)前永磁電機(jī)的無速度傳感器運(yùn)行有多種控制方法，如基于觀測(cè)器的方法、反電勢(shì)法、信號(hào)注入法等。其中，基于轉(zhuǎn)子磁鏈辨識(shí)以求解轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的方法是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的方法之一，尤其適用于運(yùn)行在中、高速范圍內(nèi)的調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子磁鏈估算法通過電機(jī)的電壓模型，通過積分估計(jì)出軸αβ的磁鏈，從而確定轉(zhuǎn)子的位置角。算法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算量小、簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，且眾多科研人員通過新的模型、補(bǔ)償技術(shù)、鎖相環(huán)和濾波技術(shù)等解決了該方法存在的初始值不準(zhǔn)確、積分零漂等問題。但是其在計(jì)算過程中需用到電機(jī)電阻、漏感 等參數(shù)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)依賴性較大，而實(shí)際應(yīng)用中電機(jī)參數(shù)通常隨工況變化且不易獲得，影響了算法的準(zhǔn)確度。雖然可結(jié)合電機(jī)參數(shù)的在線辨識(shí)一定程度提高精度，但電機(jī)參數(shù)的高精度在線辨識(shí)本身存在較大技術(shù)難度，當(dāng)前還受到一定的限制，且相應(yīng)的辨識(shí)算法對(duì)控制器的計(jì)算能力和芯片成本有更高要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)依賴性較大的不足，提供了一種擺脫了轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)對(duì)電機(jī)參數(shù)的依賴性，辨識(shí)準(zhǔn)確性高的多相永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種多相永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)方法，包括如下步驟：(1-1)多相電機(jī)的坐標(biāo)變換和不同諧波平面的解耦；

(1-2)提取非基波平面轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置角，得到3次諧波轉(zhuǎn)子d軸磁鏈的角度θ_r3；

(1-3)計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)子基波平面的磁鏈位置角θ_r1；

(1-4)確定電機(jī)基波平面轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置角度。

針對(duì)傳統(tǒng)方法過于依賴電機(jī)參數(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明充分利用多相電機(jī)具有多控制自由度的特點(diǎn)，提出利用非轉(zhuǎn)矩平面(非基波平面)提取信號(hào)，從而可以在相關(guān)平面將電流設(shè)置為0，從而在該平面獲得的轉(zhuǎn)子磁鏈與電機(jī)電阻和漏感的參數(shù)無關(guān)，可準(zhǔn)確地獲得了轉(zhuǎn)子位置。

作為優(yōu)選，步驟(1-1)包括如下步驟：

設(shè)定a相軸線為0°，則n相永磁電機(jī)的各相繞組的繞組函數(shù)N_a(γ)，N_b(γ)，N_c(γ)，...，N_n(γ)為：

N_a(γ)＝N₁ cos(γ)+N₃ cos(3γ)+N₅ cos(5γ)+…+N_n-2 cos((n-2)γ)

N_b(γ)＝N₁ cos(γ-ξ)+N₃ cos(3(γ-ξ))+N₅ cos(5(γ-ξ))+…+N_n-2 cos((n-2)(γ-ξ))

N_c(γ)＝N₁ cos(γ-2ξ)+N₃cos(3(γ-2ξ))+N₅ cos(5(γ-2ξ))+…+N_n-2 cos((n-2)(γ-2ξ))

N_n(γ)＝N₁ cos(γ-(n-1)ξ)+N₃ cos(3(γ-(n-1)ξ))+N₅ cos(5(γ-(n-1)ξ))+…+N_n-2cos((n-2)(γ-(n-1)ξ))

其中，n為奇數(shù)，γ為電機(jī)氣隙圓周的空間電角度；ξ＝2π/n；N1、N3、N5…、N(n-2)是每相繞組繞組函數(shù)的1、3、5…、(n-2)次諧波幅值；

含有各次諧波的各相電流為：

I_km和φ_k為第k次諧波電流的幅值及a相的初始相位，k＝1，3，5…，n-2；ω_k為第k次諧波電流的角頻率；

利用如下公式計(jì)算n相電機(jī)坐標(biāo)變換矩陣C：

利用公式計(jì)算靜止坐標(biāo)系下的d1-q1，d3-q3、…、d(2n-1)-q(2n-1)平面的定子電流i_α1、i_β1，i_α3、i_β3，…，i_α(n-2)、i_β(n-2)、i₀；得到i_d1、i_q1，i_d3、i_q3，…，i_d(n-2)、i_q(n-2)、i₀；i₀為電機(jī)的零序電流分量；

同理，

U_k和ψ_k分別是電機(jī)各相k次諧波電壓矢量和磁鏈?zhǔn)噶?；各次諧波電壓坐標(biāo)變換后分別得到各平面的電壓u_α1，u_β1，u_α3，u_β3，…，u_α(n-2)，u_β3(n-2)，u₀；各次諧波磁鏈變換后分別得到各平面的磁鏈ψ_α1，ψ_β1，ψ_α3，ψ_β3，…，ψ_α(n-2)，ψ_β(n-2)，u₀和ψ₀分別為電機(jī)的零序電壓分量和零序磁鏈分量。

各次諧波電流可映射到不同的平面，實(shí)現(xiàn)相互解耦。

作為優(yōu)選，步驟(1-2)包括如下步驟：

設(shè)定id3＝iq3＝0，則d3-q3平面轉(zhuǎn)子αβ軸的磁鏈分別為：

ψ_rα3＝∫u_α3dt

ψ_rβ3＝∫u_β3dt；

利用公式θ_r3＝atan2(ψ_rα3，ψ_rβ3)計(jì)算d3-q3平面的轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置角θ_r3。

作為優(yōu)選，步驟(1-3)包括如下步驟：

利用公式計(jì)算轉(zhuǎn)子基波平面的磁鏈位置角θ_r1。

作為優(yōu)選，步驟(1-4)包括如下步驟：

設(shè)定θ_r1、θ_r3均在-π～π弧度的范圍內(nèi)變化，

根據(jù)永磁轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)θ_r3的最低點(diǎn)與θ_r1的最低點(diǎn)重合的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置角度為-π；由于θ_r3在-π附近時(shí)，θ_r1的值存在三個(gè)可能：-π、-π/3和π/3；

選定-π、-π/3和π/3中的一個(gè)值，作為θ_r1的積分初值；

在確定轉(zhuǎn)子d軸磁鏈角度最低點(diǎn)θ_r1＝θ_r3＝-π后，利用3次諧波轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置θ_r3計(jì)算出基波轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置θ_r1。

作為優(yōu)選，利用3次諧波轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置θ_r3計(jì)算出基波轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置θ_r1包括如下具體步驟：

(6-1)θ_r1＝-π，設(shè)定溢出標(biāo)志Y＝0；設(shè)為第一階段；θ_r3從-π開始計(jì)數(shù)，不斷增大；

(6-2)當(dāng)θ_r3上升到大于π時(shí)，第1次溢出，設(shè)定溢出標(biāo)志Y＝1，θ_r3重新從-π開始計(jì)數(shù)，不斷增大；此時(shí)設(shè)為第二階段；

(6-3)當(dāng)θ_r3上升到大于π時(shí)，第2次溢出，設(shè)定溢出標(biāo)志Y＝2， 重新從-π開始計(jì)數(shù)，不斷增大；此時(shí)設(shè)為第三階段；

(6-4)當(dāng)θ_r3上升到大于π時(shí)，再次溢出，設(shè)定標(biāo)志Y＝0，轉(zhuǎn)入步驟(6-1)。

作為優(yōu)選，選定-π、-π/3和π/3中的一個(gè)值，作為θ_r1的積分初值包括如下步驟：

設(shè)θ_r1^*為常規(guī)方法辨識(shí)出的轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置角度；

若采用電壓積分計(jì)算θ_r1^*，則包括如下步驟：

ψ_rα1＝∫(u_α1-i_α1R)dt-L_0si_α1

ψ_rβ1＝∫(u_β1-i_β1R)dt-L_0si_α1；

ψ_rα1和ψ_rβ1是轉(zhuǎn)子基波αβ軸的磁鏈，R和L_0s分別是電機(jī)每相電阻和漏感，利用公式θ_r1^*＝atan2(ψ_rα1，ψ_rβ1)計(jì)算轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置角度θ_r1^*；

當(dāng)θ_r3＝-π時(shí)，若θ_r1^*在或范圍內(nèi)時(shí)，則確定基波轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置θ_r1為-π。

因此，本發(fā)明具有如下有益效果：通過利用多相電機(jī)的其它平面分量，提取轉(zhuǎn)子磁鏈的位置，并根據(jù)各次諧波平面轉(zhuǎn)子磁鏈之間的相互關(guān)系，求得基波磁鏈的位置，由于諧波平面中，諧波對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的貢獻(xiàn)很小，完全可以通過電流閉環(huán)設(shè)置強(qiáng)制為0，從而所得的轉(zhuǎn)子磁鏈僅由相應(yīng)的電壓確定，與電機(jī)參數(shù)無關(guān)。從而擺脫了轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)對(duì)電機(jī)參數(shù)的依賴性，提高了辨識(shí)的準(zhǔn)確性，在不同工況下，本發(fā)明具有更好的魯棒性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種多相永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)系統(tǒng)控制框圖；

圖2本發(fā)明的一種多相永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)圖；

圖3本發(fā)明的一種永磁體基波、3次諧波磁場(chǎng)分布圖；

圖4本發(fā)明的一種θ_r1、θ_r3角度關(guān)系圖；

圖5本發(fā)明的一種流程圖；

圖6傳統(tǒng)方法辨識(shí)所得的一種轉(zhuǎn)子角度圖；

圖7本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)子角度圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

本發(fā)明通過在一臺(tái)多相永磁電機(jī)中，控制相應(yīng)的諧波分量，從諧波平面提取轉(zhuǎn)子位置特征信號(hào)，并根據(jù)基波和相應(yīng)諧波之間的關(guān)系，求得基波轉(zhuǎn)子磁鏈的位置，從而為多相永磁電機(jī)的控制系統(tǒng)提供角度以實(shí)現(xiàn)無傳感器運(yùn)行。本發(fā)明強(qiáng)制相應(yīng)的諧波平面為0，相應(yīng)的定子電壓完全由永磁體產(chǎn)生，從而擺脫了傳統(tǒng)的無傳感器算法對(duì)電機(jī)參數(shù)的依賴性，具有更高的準(zhǔn)確度。

如圖1、圖5所示的實(shí)施例是一種多相永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)方法，包括如下步驟：

(1-1)多相電機(jī)的坐標(biāo)變換和不同諧波平面的解耦；

設(shè)定a相軸線為0°，則n相永磁電機(jī)的各相繞組的繞組函數(shù)N_a(γ)，N_b(γ)，N_c(γ)，...，N_n(γ)為：

N_a(γ)＝N₁ cos(γ)+N₃ cos(3γ)+N₅ cos(5γ)+…+N_n-2 cos((n-2)γ)

N_b(γ)＝N₁ cos(γ-ξ)+N₃ cos(3(γ-ξ))+N₅ cos(5(γ-ξ))+…+N_n-2cos((n-2)(γ-ξ))

N_c(γ)＝N₁ cos(γ-2ξ)+N₃cos(3(γ-2ξ))+N₅ cos(5(γ-2ξ))+…+N_n-2cos((n-2)(γ-2ξ))

N_n(γ)＝N₁ cos(γ-(n-1)ξ)+N₃ cos(3(γ-(n-1)ξ))+N₅ cos(5(γ-(n-1)ξ))+…+N_n-2cos((n-2)(γ-(n-1)ξ))

其中，n為奇數(shù)，γ為電機(jī)氣隙圓周的空間電角度；ξ＝2π/n；N1、N3、N5…、N(n-2)是每相繞組繞組函數(shù)的1、3、5…、(n-2)次諧波幅值；

含有各次諧波的各相電流為：

I_km和φ_k為第k次諧波電流的幅值及a相的初始相位，k＝1，3，5…，n-2；ω_k為第k次諧波電流的角頻率；

利用如下公式計(jì)算n相電機(jī)坐標(biāo)變換矩陣C：

利用公式計(jì)算靜止坐標(biāo)系下的d1-q1，d3-q3、…、d(2n-1)-q(2n-1)平面的定子電流i_α1、i_β1，i_α3、i_β3，…，i_α(n-2)、i_β(n-2)、i₀；得到i_d1、i_q1，i_d3、i_q3，…，i_d(n-2)、i_q(n-2)、i₀；i₀為電機(jī)的零序電流分量；

同理，

U_k和ψ_k分別是電機(jī)各相k次諧波電壓矢量和磁鏈?zhǔn)噶?；各次諧波電壓坐標(biāo)變換后分別得到各平面的電壓u_α1，u_β1，u_α3，u_β3，…，u_α(n-2)，u_β3(n-2)，u₀；各次諧波磁鏈變換后分別得到各平面的磁鏈ψ_α1，ψ_β1，ψ_α3，ψ_β3，…，ψ_α(n-2)，ψ_β(n-2)，u₀和ψ₀分別為電機(jī)的零序電壓分量和零序磁鏈分量；

(1-2)提取非基波平面轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置角，得到3次諧波轉(zhuǎn)子d軸磁鏈的角度θ_r3；

設(shè)定id3＝iq3＝0，則d3-q3平面轉(zhuǎn)子αβ軸的磁鏈分別為：

ψ_rα3＝∫u_α3dt

ψ_rβ3＝∫u_β3dt；

利用公式θ_r3＝atan2(ψ_rα3，ψ_rβ3)計(jì)算d3-q3平面的轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置角θ_r3。

(1-3)計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)子基波平面的磁鏈位置角θ_r1；

利用公式計(jì)算轉(zhuǎn)子基波平面的磁鏈位置角θ_r1。

(1-4)確定電機(jī)基波平面轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置角度。

設(shè)定θ_r1、θ_r3均在-π～π弧度的范圍內(nèi)變化，

根據(jù)永磁轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)θ_r3的最低點(diǎn)與θ_r1的最低點(diǎn)重合的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置角度為-π；由于θ_r3在-π附近時(shí)，θ_r1的值存在三個(gè)可能：-π、-π/3和π/3；

選定-π、-π/3和π/3中的一個(gè)值，作為θ_r1的積分初值；設(shè)θ_r1^*為常規(guī)方法辨識(shí)出的轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置角度；

若采用電壓積分計(jì)算θ_r1^*，則包括如下步驟：

ψ_rα1和ψ_rβ1是轉(zhuǎn)子基波αβ軸的磁鏈，R和L_0s分別是電機(jī)每相電阻和漏感，利用公式θ_r1^*atan2(ψ_rα1，ψ_rβ1)計(jì)算轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置角度θ_r1^*；

當(dāng)θ_r3＝-π時(shí)，且若θ_r1^*在或范圍內(nèi)時(shí)，則確定基波轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置θ_r1為-π

在確定轉(zhuǎn)子d軸磁鏈角度最低點(diǎn)θ_r1＝θ_r3＝-π后，利用3次諧波轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置θ_r3計(jì)算出基波轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置θ_r1。

圖1為多相永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)系統(tǒng)控制框圖。強(qiáng)電部分為多相逆變器，通常由交流電源整流得到直流母線電壓，再經(jīng)多相電壓源型逆變器給多相電機(jī)供電。

弱電部分，采用矢量控制方式，包含電壓、電流傳感器，多相靜止坐標(biāo)變換模塊及反變換，多相同步速坐標(biāo)變換模塊，速度環(huán)PI控制器模塊，電流環(huán)控制器模塊，基波平面的矢量控制，諧波平面的控制、諧波平面轉(zhuǎn)子磁鏈的辨識(shí)，轉(zhuǎn)子磁鏈位置求解模塊等。

本發(fā)明主要涉及諧波平面的控制、諧波平面轉(zhuǎn)子磁鏈的辨識(shí)，轉(zhuǎn)子磁鏈位置求解等模塊，其他模塊(如多相逆變器、基波平面的矢量控制，電流環(huán)等模型)為多相電機(jī)矢量控制所需的功能性模塊，為本領(lǐng)域公知常識(shí)。

下面描述整個(gè)系統(tǒng)的工作流程，以介紹各模塊的連接關(guān)系。

(1)由傳感器測(cè)得多相電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速和給定轉(zhuǎn)速作比較，進(jìn)行閉環(huán)控制，構(gòu)成轉(zhuǎn)速環(huán)；

(2)由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)的輸出i_q1s^*，d軸電流給定值i_d1s^*可根據(jù)具體的算法(如id＝0控制方式、MPTA等)根據(jù)運(yùn)行工況和電機(jī)參數(shù)來定，dq軸給定值與實(shí)際值相比較，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器構(gòu)成基波平面的電流環(huán)。這與常規(guī)永磁電機(jī)控制相似，不贅述；

(3)在d3-q3平面，設(shè)i_q3s^*和i_d3s^*均為0；經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器構(gòu)成基波平面的電流環(huán)。

(4)各電流環(huán)可得相應(yīng)的電壓u_q1s^*，u_d1s^*，u_q3s^*，u_d3s^*……，經(jīng)坐標(biāo)變換模塊，可以得到各平面電流u_α1，u_β1，u_α3，u_β3；

(5)利用u_α3，u_β3可辨識(shí)出3次諧波轉(zhuǎn)子磁鏈；利用u_α1，u_β1可辨識(shí)出基波轉(zhuǎn)子磁鏈(可允許較大誤差，僅用于確定積分初值)；通過本發(fā)明的轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)方法，得到電機(jī)的精確位置角θ_r1。

(6)位置角θ_r1是多相坐標(biāo)變換模塊和多相坐標(biāo)反變換模塊的主要參數(shù)。多相坐標(biāo)變換模塊將各相電流變換為dq軸電流給各平面的電流環(huán)作輸入；多相坐標(biāo)反變換模塊將各平面dq軸電壓變換為相電壓的參考值。此外，θ_r1的微分值為實(shí)際轉(zhuǎn)速，作為速度環(huán)的反饋值。

(7)根據(jù)直流母線電壓的大小和相電壓的參考值，由脈寬調(diào)制方法得到逆變器各橋臂驅(qū)動(dòng)信號(hào)的寬度，從而控制多相逆變器給電機(jī)供電。

本發(fā)明的多相永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈位置辨識(shí)方法，將非基波平面(比如，通常利用d3-q3平面)電流強(qiáng)制設(shè)為0，電流閉環(huán)后可得相應(yīng)的電壓值，從而獲得該諧波平面的轉(zhuǎn)子d軸磁鏈，根據(jù)永磁體的特性和諧波與基波磁場(chǎng)的關(guān)系，最終求得轉(zhuǎn)子基波磁鏈的位置，是整個(gè)多相永磁電機(jī)速度和位置辨識(shí)最核心的環(huán)節(jié)，最直接影響到多相電機(jī)無傳感器運(yùn)行的性能。主要包含(1)諧波平面的電流環(huán)和諧波平面轉(zhuǎn)子磁鏈的位置求解(2)電機(jī)基波轉(zhuǎn)子磁鏈的位置的求解。具體的細(xì)節(jié)如圖2所示。

(1)諧波平面的電流環(huán)和諧波平面轉(zhuǎn)子磁鏈的位置求解

為避免電機(jī)參數(shù)對(duì)磁鏈的影響，令電流i_d3＝i_q3＝0，可知此時(shí)d3-q3平面轉(zhuǎn)子αβ軸的磁鏈為：

ψ_rα3＝∫u_α3dt

ψ_rβ3＝∫u_β3dt

對(duì)u_α3、u_β3進(jìn)行濾波，及抑制積分漂移，具體的方法是本領(lǐng)域的公知常識(shí)，在此不贅述。

由此，不難求得轉(zhuǎn)子d3-q3平面的磁鏈位置角：

θ_r3＝atan2(ψ_rα3，ψ_rβ3)

(2)電機(jī)基波轉(zhuǎn)子磁鏈的位置的求解

如圖2、圖3所示，轉(zhuǎn)子永磁體中通常含有一定在諧波分量，且他們與基波同步旋轉(zhuǎn)，相對(duì)于轉(zhuǎn)子靜止，根據(jù)他們的頻率關(guān)系，可得：

很明顯，由于積分初值的問題，僅根據(jù)上式是無法求得轉(zhuǎn)子基波磁鏈位置θ_r1，僅由d3-q3平面的量很難確定基波的初始相位。

根據(jù)基波、3次諧波磁鏈的關(guān)系，θ_r3的連續(xù)3個(gè)最低點(diǎn)中必有1個(gè)與θ_r1的最低點(diǎn)重合，如圖4所示。θ_r1的求解需確定認(rèn)在哪一個(gè)點(diǎn)兩者重合。此時(shí)完全可以采用傳統(tǒng)磁鏈辨識(shí)方法預(yù)估出基波轉(zhuǎn)子磁鏈的角度θ_r1^*，允許這個(gè)角度出現(xiàn)一定誤差，可借助這個(gè)角度，當(dāng)θ_r1^*在 或范圍內(nèi)時(shí)，可認(rèn)為θ_r3的最低點(diǎn)中與θ_r1的最低點(diǎn)重合，即該可確定為相位為-π。程序可切入無傳感器運(yùn)行，之后無需再使用θ_r1^*。所求得的θ_r1^*固然也受到電機(jī)參數(shù)穩(wěn)定性的影響，但由于不是用來控制電機(jī)角度，允許其存在±誤差。

如圖5所示，電機(jī)的啟動(dòng)與常規(guī)永磁電機(jī)無傳感器相似，先定位，再以電流閉環(huán)拖動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，至一定轉(zhuǎn)速，判斷哪一個(gè)溢出位置對(duì)應(yīng)于基波θ_r1曲線的最小角度：以傳統(tǒng)方法對(duì)基波磁鏈進(jìn)行辨識(shí)，如果在 某個(gè)θ_r3溢出點(diǎn)，與θ_r1^*相差較小，則認(rèn)為這個(gè)點(diǎn)即是最低點(diǎn)，兩者重合，切入無傳感器運(yùn)行模式。

在無傳感器模式下：

基波轉(zhuǎn)子磁鏈確定后，在此之后的個(gè)周期內(nèi)，可知

隨著θ_r3上升到大于π時(shí)，第一次溢出(令溢出標(biāo)志Y＝1)，重新從-π開始計(jì)數(shù)，此時(shí)：

隨著θ_r3上升到大于π時(shí)，第二次溢出(令溢出標(biāo)志Y＝2)，重新從-π開始計(jì)數(shù)，此時(shí)：

隨著θ_r3上升到大于π時(shí)，第3次溢出(令溢出標(biāo)志Y＝0)，，重新從-π開始計(jì)數(shù)，一個(gè)周期完成，回到第一個(gè)階段。實(shí)際運(yùn)行過程中，由于調(diào)節(jié)過程中電壓存在較大波動(dòng)，導(dǎo)致角度的震蕩，以上判斷可能會(huì)有誤觸發(fā)，誤觸發(fā)溢出標(biāo)志Y，這不難通過鎖相環(huán)和相關(guān)濾波技術(shù)進(jìn)行處理，該處理手段也是本領(lǐng)域的公知常識(shí)。

實(shí)例

以一臺(tái)9相永磁電機(jī)為例來說明本發(fā)明的實(shí)施。

電機(jī)定子36槽，轉(zhuǎn)子2對(duì)極，額定功率5kw，額定轉(zhuǎn)速2000r/min，如圖2。

對(duì)比傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)方法、本發(fā)明所涉及的轉(zhuǎn)子位置方法。采用有限元分析軟件Ansoft仿真分析對(duì)兩種算法進(jìn)行了分析、驗(yàn)證， 結(jié)果分別如圖6、圖7所示。

可見，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子磁鏈位置辨識(shí)方法由于只受參數(shù)影響，辨識(shí)出的角度θ_r1*與實(shí)際值θ_r存在偏差，電機(jī)參數(shù)的誤差越大，這個(gè)角度誤差越大，如圖6所示。

而用本發(fā)明中的辨識(shí)方法辨識(shí)出的角度和實(shí)際位置非常吻合，不受到電機(jī)參數(shù)的影響，如圖7。圖7-上圖表示利用本發(fā)明估算出的3次(虛線)和基波(實(shí)線)轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置角度；圖7-下圖表示利用本方法計(jì)算出的基波(實(shí)線)轉(zhuǎn)子d軸磁鏈位置角度θ_r1與電機(jī)實(shí)際磁鏈位置θ_r的對(duì)比?？梢?，在切換之前，僅僅求出θ_r3是無法定位轉(zhuǎn)子位置θ_r1的，直到θ_r3與θ_r同時(shí)取得最小值(即-π)；確定θ_r1的積分初值后，d軸磁鏈角度辨識(shí)值與實(shí)際值非常吻合，本方法不再受電機(jī)參數(shù)的影響，精度高，可靠性好。

本發(fā)明因?yàn)榭紤]了電機(jī)參數(shù)對(duì)基波轉(zhuǎn)子磁鏈辨識(shí)的影響，退而采用非基波分量作為辨識(shí)量，并強(qiáng)制該非基波分量電流為0，從而所得電壓和磁鏈均與電機(jī)參數(shù)無關(guān)，求解得到的相位不受參數(shù)影響，并根據(jù)永磁體中基波和諧波的關(guān)系，確定基波轉(zhuǎn)子磁鏈的位置角，從而使得轉(zhuǎn)子位置信息不依賴于變化復(fù)雜、且難以實(shí)時(shí)求解的電機(jī)參數(shù)。

本發(fā)明適用于5相及以上的多相永磁電機(jī)。

本發(fā)明不僅適用于永磁體表面貼式的多相電機(jī)，也適用于永磁體內(nèi)置式多相電機(jī)；

本發(fā)明適用于永磁體含有3次或其它相關(guān)次數(shù)諧波分量的情況。如果永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)為理想的正弦波，則本發(fā)明不適用；

本發(fā)明不僅可用3次諧波轉(zhuǎn)子磁鏈來求解得到轉(zhuǎn)子位置角；隨著相數(shù)的增加，還可以用其它諧波來提取信號(hào)，比如7相電機(jī)中用3、5次諧波分量；9相電機(jī)中還可以用3、5、7次諧波來實(shí)現(xiàn)；甚至可以同時(shí)采用多種諧波去辨識(shí)求解轉(zhuǎn)子位置。

應(yīng)理解，本實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。