本發(fā)明屬于同步電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電勵磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子振動下初始位置估算方法。

背景技術(shù)：

在電勵磁同步電機(jī)的控制技術(shù)中，轉(zhuǎn)子的初始位置是一個(gè)很重要的量，不準(zhǔn)確的初始位置會導(dǎo)致電機(jī)出現(xiàn)帶載能力下降、電機(jī)反轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。位置傳感器雖然能夠檢測轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)位置，但在大部分情況下，由于安裝精度的原因，位置傳感器與轉(zhuǎn)子的配裝會有一定的安裝誤差。所以，轉(zhuǎn)子的初始位置必須由旋轉(zhuǎn)變壓器的值與安裝誤差共同決定，并且在有些場合下，由于電勵磁同步電機(jī)安裝和使用場合的限制，很多時(shí)候需要在轉(zhuǎn)子振動的情況下得到轉(zhuǎn)子的初始位置。

目前，電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置估算的方法有很多，簡單實(shí)用的方法主要有下面兩種：

(1)施加恒定電壓矢量法。這種方法是在定子上加一恒定方向的電壓空間矢量，從而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向特定的位置，此時(shí)便可以得到轉(zhuǎn)子的初始位置。但是在某些場合下，要求電機(jī)靜止或者小幅度振動，這種方法就不再適用。

(2)利用定子電感的飽和效應(yīng)檢測轉(zhuǎn)子位置的方法。這種方法是對定子360電角度的范圍內(nèi)，施加一圈幅值相同的電壓矢量，施加過程中采集定子三相電流，通過坐標(biāo)變換計(jì)算并比較不同電角度下的電流響應(yīng)值，尋找電流峰值處所對應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置，即為轉(zhuǎn)子初始位置。但是由于有些場合下，電機(jī)轉(zhuǎn)子并不是完全靜止，而在某一小范圍內(nèi)輕微振動，這樣會導(dǎo)致定子上施加的電壓空間矢量相對于轉(zhuǎn)子并不以均勻電角度分布，從而降低估算精度。所以在這種情況下，要想得到比較精確的轉(zhuǎn)子位置，需要對此方法加以改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種電勵磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子振動下初始位置估算方法，通過對定子電壓空間矢量發(fā)波角度的補(bǔ)償，提高電勵磁同步電機(jī)在轉(zhuǎn)子振動下估算轉(zhuǎn)子初始位置的精度。

技術(shù)方案

一種電勵磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子振動下初始位置估算方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：對電勵磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子施加勵磁電壓；

步驟2：給電勵磁同步電機(jī)定子A相的方向施加一固定幅值的電壓空間矢量，并測量當(dāng)前旋轉(zhuǎn)變壓器的采集值Δ₀；

步驟3：當(dāng)定子上的響應(yīng)電流降為零時(shí)，在第k次發(fā)波前測量當(dāng)前旋轉(zhuǎn)變壓器的采集值Δ_k；

然后計(jì)算Δ＝Δ₀-Δ_k，θ_k＝(k-1)·Δθ+Δ，其中：Δθ為每次增加電壓空間矢量電角度的步長，且整除360；

同時(shí)給距離定子A軸θ_k電角度的方向施加一相同幅值的電壓空間矢量；

重復(fù)本步驟，采集每次施加電壓空間矢量過程中定子的最大響應(yīng)電流值i_a、i_b、i_c，直到施加完一圈電壓空間矢量時(shí)結(jié)束；

步驟4：通過坐標(biāo)變換計(jì)算出每次施加電壓空間矢量過程中dq坐標(biāo)系下的i_d，得到個(gè)i_d：

步驟5：對個(gè)i_d值用三階傅里葉分解的方法進(jìn)行擬合，找出擬合后的數(shù)值的峰值i_dmax，此i_dmax對應(yīng)的角度θ即為轉(zhuǎn)子初始位置。

有益效果

本發(fā)明提出的一種電勵磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子振動下初始位置估算方法，通過對定子電壓空間矢量發(fā)波角度的補(bǔ)償，提高電勵磁同步電機(jī)在轉(zhuǎn)子振動下估算轉(zhuǎn)子初始位置的精度。

本發(fā)明方法具有以下有益效果：

(1)能夠減小電勵磁同步電機(jī)在利用電感飽和效應(yīng)估算轉(zhuǎn)子初始位置時(shí)由于轉(zhuǎn)子位置波動帶來的估算誤差。

(2)利用傅里葉分解的信號處理方法，去除電流噪聲，精確定位轉(zhuǎn)子位置。

附圖說明

圖1：施加電壓矢量示意圖

圖2：補(bǔ)償電壓空間矢量示意圖

圖3：定子三相電流響應(yīng)曲線

圖4：使用三階快速傅里葉分解方法擬合后的擬合曲線

圖5：單次發(fā)波示波器波形

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

(1)對電勵磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子施加勵磁電壓。

(2)如圖1所示，給電勵磁同步電機(jī)定子A相的方向施加一固定幅值的電壓空間矢量，并記錄當(dāng)前旋轉(zhuǎn)變壓器的采集值Δ₀。

(3)以Δθ為步長從A相開始連續(xù)施加一圈繞定子360電角度的幅值相等的電壓矢量。如圖2所示，每次發(fā)波前修正θ_k的值以保證定子上施加的電壓空間矢量相對于轉(zhuǎn)子實(shí)際位置以均勻電角度分布，修正公式如下：待定子上的響應(yīng)電流降為零時(shí)，在第k次發(fā)波前記錄當(dāng)前旋轉(zhuǎn)變壓器的采集值Δ_k，計(jì)算Δ＝Δ₀-Δ_k；

θ_k＝(k-1)·Δθ+Δ；

其中，θ為每次增加電壓空間矢量電角度的步長，且可以整除360。

(4)采集每次施加電壓空間矢量過程中定子的最大響應(yīng)電流值i_a、i_b、i_c，如圖3所示，通過坐標(biāo)變換計(jì)算出dq坐標(biāo)系下的i_d，得到個(gè)i_d，坐標(biāo)變換如下式所示：

其中，θ為第k次發(fā)波時(shí)相對應(yīng)的發(fā)波角度θ_k。

(6)結(jié)果如圖4中離散點(diǎn)所示。

(7)當(dāng)所施加的電壓空間矢量的電角度越靠近轉(zhuǎn)子d軸的位置，由于凸極電機(jī)的電感飽和效應(yīng)，對應(yīng)的電感值就最小，響應(yīng)的電流值最大。

(8)使用三階快速傅里葉分解方法擬合響應(yīng)電流曲線，擬合曲線如圖4所示，并尋找擬合曲線中最大電流點(diǎn)所對應(yīng)電角度，此電角度即為當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置。

(9)本實(shí)例中估算出的轉(zhuǎn)子初始位置為θ＝88.5°，

采用本發(fā)明所估算的轉(zhuǎn)子初始位置與與實(shí)際轉(zhuǎn)子位置89.3°相差0.8個(gè)電角度，完全可以滿足驅(qū)動控制的要求。