本發(fā)明涉及電機(jī)的控制方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置追蹤方法。

背景技術(shù)：

轉(zhuǎn)速追蹤功能用于永磁同步電機(jī)因慣性等處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，無需停止電機(jī)而從原來的速度處起動(dòng)電機(jī)的情況。在某些應(yīng)用場合，為了節(jié)約成本或環(huán)境惡劣導(dǎo)致永磁同步電機(jī)無法安裝編碼器，電機(jī)運(yùn)行只能用開環(huán)控制方式。如電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，無法通過編碼器獲取電機(jī)的轉(zhuǎn)速，需要轉(zhuǎn)速追蹤后再啟動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提供一種可準(zhǔn)確的對(duì)永磁同步電機(jī)的位置進(jìn)行追蹤的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置追蹤方法，其特征在于包括如下步驟：對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行零電流控制得到定子電壓和相位，然后對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行低速追蹤、高速追蹤和線性切換得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速與位置。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：零電流控制下，電流環(huán)給定為零，且給定角度為零：

初始時(shí)刻若電機(jī)在旋轉(zhuǎn)，則在反電勢作用下產(chǎn)生定子電流；經(jīng)過電流閉環(huán)的調(diào)節(jié)，定子電流減小為零，此時(shí)定子電壓與反電動(dòng)勢e幅值相等且相位同步，據(jù)此可得到定子電壓幅值和相位：

由確定電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，電壓、磁鏈相量圖與旋向的關(guān)系：(a)正轉(zhuǎn)，(b)反轉(zhuǎn)，據(jù)此得到轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度：

其中，和分別為d軸和q軸的電壓；和分別為軸和軸的電壓。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：當(dāng)估算速度低于一定值，且不為零時(shí)進(jìn)入低速追蹤階段，此階段電流閉環(huán)，電流環(huán)給定為零，、經(jīng)電流閉環(huán)調(diào)節(jié)輸出得到，得到轉(zhuǎn)子的位置角度為，為估算的角度，為程序執(zhí)行周期；轉(zhuǎn)速估算由下式得到：，為估算的速度，為永磁同步電機(jī)的磁鏈系數(shù)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：當(dāng)估算速度高于預(yù)設(shè)的低速值時(shí)進(jìn)入高速追蹤階段，電流閉環(huán)，電流環(huán)給定為零，、經(jīng)電流閉環(huán)調(diào)節(jié)輸出得到，得到的位置角度為：

。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：將位置追蹤得到的轉(zhuǎn)子電壓的幅值和相位、轉(zhuǎn)速、旋向作為正常運(yùn)行的初始條件，完成位置追蹤向正常運(yùn)行狀態(tài)的過渡，線性上升至開環(huán)模式下id閉環(huán)調(diào)節(jié)的輸出，線性上升至開環(huán)模式下該追蹤速度vf比的給定電壓值。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：所述方法檢測精準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)較低速的位置跟蹤，無需額外硬件電路，相比硬件實(shí)現(xiàn)方法，該方法節(jié)省用于檢測電機(jī)電流或反電動(dòng)勢的頻率的硬件電路。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述方法中轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)時(shí)電壓、磁鏈相量圖與旋向的關(guān)系圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述方法中轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)時(shí)電壓、磁鏈相量圖與旋向的關(guān)系圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述方法中零電流控制框圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。

總體的，如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置追蹤方法，包括如下步驟：對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行零電流控制得到定子電壓和相位，然后對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行低速追蹤、高速追蹤和線性切換得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速與位置。

轉(zhuǎn)子位置追蹤主要是要估算轉(zhuǎn)子當(dāng)前的速度和位置角度。位置角度的估算需要用到所估算的速度。在零電流控制階段，估算出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。如果轉(zhuǎn)速較低，則進(jìn)入低速追蹤階段，進(jìn)行估算轉(zhuǎn)子的角度。如果轉(zhuǎn)速較高，則進(jìn)入高速追蹤階段，檢測轉(zhuǎn)子的角度。檢測完成后進(jìn)入線性切換階段，為電機(jī)正常啟動(dòng)做準(zhǔn)備。

零電流控制下，電流環(huán)給定為零，并且給定角度給零：

初始時(shí)刻若電機(jī)在旋轉(zhuǎn)，則在反電勢作用下產(chǎn)生定子電流；經(jīng)過電流閉環(huán)的調(diào)節(jié)，定子電流減小為零，此時(shí)定子電壓與反電動(dòng)勢e幅值相等且相位同步，據(jù)此可得到定子電壓幅值和相位：

其中，和分別為d軸和q軸的電壓；和分別為軸和軸的電壓，和由電壓重構(gòu)模塊得到，、進(jìn)過park逆變換得到。

由可確定電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，電壓、磁鏈相量圖與旋向的關(guān)系如圖1-2所示：

據(jù)此可得到轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度：

轉(zhuǎn)速估算可由下式得到：

，為估算的角度，為估算的速度，為永磁同步電機(jī)的磁鏈系數(shù)。

位置追蹤一共分為四個(gè)階段：零電流階段，低速追蹤階段，高速追蹤階段，線性切換階段，最終過渡到速度/轉(zhuǎn)矩控制的正常運(yùn)行狀態(tài)。

零電流階段：電流控制：電流閉環(huán)，電流環(huán)給定為零。此階段即實(shí)現(xiàn)零電流控制方案，最終得到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和角度。該階段持續(xù)8個(gè)開關(guān)周期，需要說明的是，本實(shí)施例中優(yōu)選為8個(gè)開關(guān)周期，但不限制為8個(gè)開關(guān)周期。

當(dāng)估算的電機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，反電動(dòng)勢較小，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度的估算按照零電流控制方案容易產(chǎn)生較大誤差，所以低速時(shí)轉(zhuǎn)子角度的計(jì)算要采取不同的方案：由估算得到的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分得到。

低速追蹤階段:當(dāng)估算速度低于一定值（本實(shí)施選擇額定轉(zhuǎn)速的五分之一，但不限于此速度值）時(shí)進(jìn)入低速追蹤階段。該階段優(yōu)選持續(xù)300ms，需要說明的是，該階段的持續(xù)時(shí)間并不限制于300ms，也可以為其它時(shí)間。此階段電流閉環(huán)，電流環(huán)給定為零，、經(jīng)電流閉環(huán)調(diào)節(jié)輸出得到。得到的位置角度為

高速追蹤階段:當(dāng)估算速度高于一定閾值時(shí)（預(yù)設(shè)的低速值）進(jìn)入高速追蹤階段，該階段優(yōu)選持續(xù)100ms，需要說明的是，該階段的持續(xù)時(shí)間并不限制于100ms，也可以為其它時(shí)間。電流閉環(huán)，電流環(huán)給定為零。、經(jīng)電流閉環(huán)調(diào)節(jié)輸出得到，得到的位置角度為：

；

線性切換階段:將位置追蹤得到的定子電壓的幅值和相位、轉(zhuǎn)速、旋向作為正常運(yùn)行的初始條件，完成位置追蹤向正常運(yùn)行狀態(tài)的過渡。該階段優(yōu)選持續(xù)100ms，需要說明的是，該階段的持續(xù)時(shí)間并不限制于100ms，也可以為其它時(shí)間。線性上升至開環(huán)模式下id閉環(huán)調(diào)節(jié)的輸出，線性上升至開環(huán)模式下該追蹤速度vf比的給定電壓值。