一种永磁同步电机高精度转子位置估计方法

摘要

本发明公开了一种永磁同步电机高精度转子位置估计方法，利用霍尔传感器与反电动势来确定电机转子位置。霍尔传感器将电机空间电角度分成6个扇区，每个扇区对应60°电角度，通过霍尔传感器确定转子位置范围，使得位置估计误差不超过30°；而利用电机反电动势来估算电机转子位置，无需传感器，但在电机起动时，由于无反电动势，则转子起始位置无法确定，且在电机低速运行时，因反电动势值较小，则转子位置估计误差较大。为此，将反电动势转子位置细分定位算法与霍尔传感器相结合，通过霍尔传感器判断转子处于哪一个扇区，再通过反电动势来获取精确的转子位置。本方法能以较低成本精确估计电机转子位置，且可解决永磁同步电机起动和转矩脉动问题。

主权项

1.一种永磁同步电机高精度转子位置估计方法，其特征在于其包括步骤：1)在电机转子位置未知的时候，旋转坐标系d-q的具体位置是不确定的，故采用坐标系ω-υ来表示电机绕组的电气方程，表达式为：$\left\{\begin{array}{c}{L}_s\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_{\omega }=-R_s{i}_{\omega }+p{L}_s{i}_{\upsilon }{\Omega }_s-e_{\omega }+v_{\omega }\\ L_s\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_{\upsilon }=-R_s{i}_{\upsilon }+p{L}_s{i}_{\omega }{\Omega }_s-e_{\upsilon }+v_{\upsilon }\end{array}\right.---\left(1\right)$其中，L_s是定子电容，R_s是指定子电阻，p是电机的极对数，v_ω、v_υ是坐标系ω-υ中定子电压分量，i_ω、i_υ是坐标系ω-υ中定子电流分量，是坐标系ω-υ的机械角速度，e_ω、e_υ是定子在坐标系ω-υ中的反电动势。2)在坐标系ω-υ中反电动势e_ω、e_υ的定义为：其中，为转子位置误差，为转子位置的估算值，θ为转子所在的位置；e＝K_fΩ是指反电动势，K_f是指电机极对数p与转子永磁体磁链的励磁磁链ψ_f的乘积值。3)将电机转子的位置误差减至0，也就是坐标系ω-υ中的ω轴的反电动势矢量为0。得到电机转子估算转速为：$\left\{\begin{array}{c}\widehat{e_{\omega }}=v_{\omega }-R_s·i_{\omega }+p·L_s·{\Omega }_s·i_{\upsilon }\\ \widehat{e_{\upsilon }}=v_{\upsilon }-R_s·i_{\upsilon }+p·L_s·{\Omega }_s·i_{\omega }\end{array}\right.---\left(4\right)$其中，为电机转子的估算转速，为反电动势在ω轴方向的估算值，为反电动势在υ轴方向的估算值。4)电机转子转速校正值为：${\Omega }_{\mathrm{cor}}=-\frac{1}{K_f}·(\widehat{e_{\omega }}-e_{\mathrm{\omega ref}})·[1-\mathrm{sign}\left(\widehat{e_{\omega }}\right)]·\mathrm{sign}\left(\widehat{e_{\upsilon }}\right)---\left(5\right)$其中，Ω_cor为机械角速度的校正值，e_ωref为ω轴方向的电动势的参考值；sign()为符号函数，当括号内的数值大于0时，sign()取值为1，当括号内的数值为0时，sign()取值为0，当括号内的数值小于0时，sign()取值为-1。5)电机转子在坐标系ω-υ下的角速度为：${\Omega }_s={\Omega }_{\mathrm{cor}}+\hat{\Omega }---\left(6\right)$6)得到转子估算位置与反电动势、角速度之间的关系为：其中，是霍尔传感器获取的电机转子位置。