電力機器人轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力機器人轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法，首先通過控制驅(qū)動電路向電機施加三種不同的電壓脈沖，分別檢測A/B/C相的相電流響應(yīng)峰值，通過對三相相電流峰值進行比較后，初步判斷轉(zhuǎn)子位置所在區(qū)間。根據(jù)轉(zhuǎn)子位置所在區(qū)間，再次控制逆變器施加相對于該區(qū)間的一種電壓脈沖，同時檢測該相的電流峰值并與第一步中所檢測到的電流峰值進行比較，在4次電流峰值檢測過程中，選擇3次檢測值，進行三角函數(shù)變換，最終確定轉(zhuǎn)子初始位置角。本發(fā)明提供的永磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法，能夠非常準確的檢測一種永磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置，實現(xiàn)電機的順利起動；實施過程簡單，不需要依賴任何電機參數(shù)，測量結(jié)果準確，具有很強的工程實用價值。
【專利說明】電力機器人轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力機器人轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法，通過分別檢測A、B、C相電流峰值后，通過旋轉(zhuǎn)坐標變換計算轉(zhuǎn)子初始位置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在各種結(jié)構(gòu)的機器人系統(tǒng)中，由于采用永磁同步電機(PMSM)的方案效率較高，因此這種方案具有著重要的地位。特別是在電力機器人和小型機器人中，PMSM由于這些優(yōu)點而得到了更多的應(yīng)用。而能否對轉(zhuǎn)子初始位置進行準確估計是永磁同步發(fā)電機高性能控制策略(矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩)和無位置傳感器運行實現(xiàn)的前提條件，也是關(guān)系到機器人是否順利起動，以及能否實現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩起動的關(guān)鍵問題；因此，轉(zhuǎn)子初始位置檢測一直是工程技術(shù)界研究的熱點和難點問題之一，尤其在電力機器人中，因為機器人所進行的操作為基本為高壓操作，檢測的線路非常危險，如果轉(zhuǎn)子初始位置檢測不準確，會造成電力機器人的反響轉(zhuǎn)動，結(jié)果有可能因為誤操作破壞整個電力線路和機器人，嚴重的甚至?xí)斐筛邏憾搪贰?br> [0003]保證電機不發(fā)生轉(zhuǎn)動且檢測轉(zhuǎn)子初始位置的方法，目前的研究成果為di/dt檢測法和高頻注入法兩種:di/dt檢測法需要向電機中注入幅值相同、方向不同的一系列電壓脈沖，檢測并比較相應(yīng)電流的大小來估計轉(zhuǎn)子初始位置，這種方法可行，但如果想得到精確的轉(zhuǎn)子初始位置需要施加多個不同方向的電壓脈沖，對逆變器的控制較為復(fù)雜；而采用高頻信號注入法，其基本原理是在電機中注入特定的高頻電壓信號，然后檢測電機中對應(yīng)的電流信號以確定轉(zhuǎn)子的初始位置，但該方法算法較為復(fù)雜，實現(xiàn)起來較為困難，且需要低通濾波器等額外的硬件電路，增加了成本。
[0004]工程中較為常用的轉(zhuǎn)子初始位置的方法是強制定位法，這種方法需要在機器人運行之前，強行使得機器人轉(zhuǎn)動，這在電力機器人中是非常不可靠也是不能實施的。除此之外的一些初始位置檢測方法，均需要依賴機器人驅(qū)動參數(shù)，使操作起來準確性降低很多。因此提出一種不依賴機器人驅(qū)動參數(shù)，且實現(xiàn)簡單，準確的初始位置檢測方法十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種電力機器人轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法，夠非常準確的檢測一種永磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置，實現(xiàn)電機的順利起動；實施過程簡單，不需要依賴任何電機參數(shù)，測量結(jié)果準確。
[0006]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]電力機器人轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法，首先通過控制三相逆變器(驅(qū)動電路)向永磁電機施加三次不同的電壓脈沖，分別檢測A相、B相和C相的相電流響應(yīng)峰值，通過對三相相電流響應(yīng)峰值進行比較后，初步判斷轉(zhuǎn)子位置角所在區(qū)間；再根據(jù)轉(zhuǎn)子位置角所在區(qū)間，再次通過控制三相逆變器向永磁電機施加一次相對于所述區(qū)間的電壓脈沖，同時檢測相應(yīng)的電流峰值并與之前三次檢測得到的電流峰值進行比較，在四次電流峰值檢測過程中，選擇最優(yōu)的三次檢測值進行三角函數(shù)變換，最終確定轉(zhuǎn)子初始位置角；具體包括如下步驟:
[0008](1)采用三相逆變器向永磁電機施加電壓脈沖，檢測規(guī)則為:
[0009]當(dāng)A相上橋臂導(dǎo)通，B相和C相下橋臂導(dǎo)通時，檢測A相電流峰值為iA ；
[0010]當(dāng)B相上橋臂導(dǎo)通，A相和C相下橋臂導(dǎo)通時，檢測B相電流峰值為iB ；
[0011]當(dāng)C相上橋臂導(dǎo)通，A相和B相下橋臂導(dǎo)通時，檢測C相電流峰值為ic ；
[0012]根據(jù)永磁電機凸極效應(yīng)，檢測電流峰值隨轉(zhuǎn)子位置角的變化呈現(xiàn)如下式的變化規(guī)律:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.電力機器人轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法，其特征在于:首先通過控制三相逆變器向永磁電機施加三次不同的電壓脈沖，分別檢測A相、B相和C相的相電流響應(yīng)峰值，通過對三相相電流響應(yīng)峰值進行比較后，初步判斷轉(zhuǎn)子位置角所在區(qū)間；再根據(jù)轉(zhuǎn)子位置角所在區(qū)間，再次通過控制三相逆變器向永磁電機施加一次相對于所述區(qū)間的電壓脈沖，同時檢測相應(yīng)的電流峰值并與之前三次檢測得到的電流峰值進行比較，在四次電流峰值檢測過程中，選擇最優(yōu)的三次檢測值進行三角函數(shù)變換，最終確定轉(zhuǎn)子初始位置角；具體包括如下步驟: (1)采用三相逆變器向永磁電機施加電壓脈沖，檢測規(guī)則為: 當(dāng)A相上橋臂導(dǎo)通，B相和C相下橋臂導(dǎo)通時，檢測A相電流峰值為iA ； 當(dāng)B相上橋臂導(dǎo)通，A相和C相下橋臂導(dǎo)通時，檢測B相電流峰值為iB ； 當(dāng)C相上橋臂導(dǎo)通，A相和B相下橋臂導(dǎo)通時，檢測C相電流峰值為ic ； 根據(jù)永磁電機凸極效應(yīng)，檢測電流峰值隨轉(zhuǎn)子位置角的變化呈現(xiàn)如下式的變化規(guī)律:
【文檔編號】H02P21/14GK103780192SQ201410063313
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】余海濤, 孟高軍, 胡敏強, 黃磊 申請人:東南大學(xué)