永磁同步电机初始位置检测研究

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1、第47卷第4期电力电子技术Vo1.47.No.42013年4月PowerElectronicsApril2013永磁同步电机初始位置检测研究边石雷,曹云峰,蔡旭1,2(1.上海交通大学,电子信息与电气工程学院,风力发电研究中心,上海200240;2.上海交通大学,船舶海洋与建筑工程学院,海洋工程国家重点实验室,上海200240)摘要:提出了永磁同步电机(PMSM)在无位置传感器条件下的一种转子初始位置检测方法。PMSM转子静止时,向其定子绕组中注入高频电压,通过对高频响应电流进行解调、滤波等处理,再通过位置估计器,可得到转子位置:确定PMSM转子位置后,在PMSM的转子N极或S极

2、注入高频电压。由于PMSM定子绕组电感饱和效应。获得的高频电流响应在正负半周幅值不同,因此可对转子极性进一步判断。最后,进行了理论分析和实验,通过实验验证了该方法的正确性。关键词:永磁同步电机;高频注入;转子初始位置;转子极性中圈分类号:TM351文献标识码:A文章编号:1000—100X(2013)04—0039—02ResearchonPMSMInitialPositionDetectiOnBIANShi—lei,CAOYun.feng1,CAIXu1,(1.WindPowerResearchCen~r,ShanghaiJiaoTongUnwe~i@,Shanghai2002

3、40,China)Abstract:Amethodusedforpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)initialpositiondetectionwithoutpositionsensorisproposed.Injectinghigh-frequencyvoltageintostatorwindings,demodulating,filteringandotherprocessingthehighfrequencycurrent,thepositionoftherotorcanbeobtainedbythepositionestimato

4、r.Astherotorpositionisdetermined,thepolarityoftherotorcanbefurtherdeterminedbecausetheamplitudeofthehighfrequencycurrentisdifferentbetweenpositiveandnegativehalfcycleduetothesaturationeffectoftheinductanceofthestatorwindingwhenthehigh—frequencyvoltageisinjectedintheNpoleorSpoleoftherotorofthe

5、PMSM.Thetheoryisstudiedandexperimentisconducted,thecorectnessofthemethodisverifiedbyexperiments.Keywords:permanentmagnetsynchronousmotor;highfrequencyi~ecfion;rotorinitialposition;rotorpolarityFoundationProject:SupportedbyUniversitySpecializedResearchFundforDoctoralProgram(No.20110073120029)1

6、引言[H尺R]](1)PMSM效率高、精度高、可靠性高。广泛应用于式中:R,Rhr,,分别为实际旋转坐标系下d,g轴高工业领域。它在无位置传感器条件下启动时,需知频电阻和高频电抗;u,,,分别为实际旋转坐标道转子初始位置和极性才能正常启动和运行。系下d.q轴高频电压和高频电流。这里提出了一种基于脉振高频电压注入来确图1为估计转子坐标系a,;轴和实际d,q轴定转子初始位置和极性的方法。PMSM的转子在关系。角度差A0=:。高频电压注入时,坐标变换静止时。向定子绕组中注入高频电压。获取的高频后.PMSM在估计同步坐标系下定子电压方程为:响应电流经过解调、滤波后,再通过观测器,可获得转

7、子位置。而转子极性可通过定子铁心磁路饱1J【:1:J(2)和特性来判断。式中::=Zm+Z~cos(2A0r)12,为高频平均电感阻抗,2转子初始位置检测及极性判断Zavg=(Z&r+Zqhr)/2,为平均半差阻抗,zd(一Zqg)/2

8、Zqh"~=z_哪一zos(2△)/2;=Z~#in(2AOr)/2。高频电压注入时。PMSM定子电压方程为【】:d基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金/(2011OO73l20o29)。定稿日期:2012—10—31作者简介:边石雷(198

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