如何改進(jìn)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法解決傳感器的啟動問題

　　為了解決新型無位置傳感器永磁同步電機(jī)的起動問題，提出了一種在電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下檢測轉(zhuǎn)子位置的新方法。該方法在算法上改進(jìn)了傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法，使得可以更為快速、準(zhǔn)確的檢測出轉(zhuǎn)子初始 d 軸位置。并且針對傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法無法檢測出轉(zhuǎn)子永磁體極性問題，在 d-q 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，通過分析永磁同步電機(jī) d 軸磁鏈和定子電流之間的關(guān)系，利用 d 軸電流的泰勒級數(shù)展開，提出了根據(jù)定子鐵芯非線性磁化特性獲得判別 N/S 極極性信息的新方案，并建立了系統(tǒng)仿真模型。仿真結(jié)果驗(yàn)證了這種方法的有效性和可行性。此方法同樣適用于永磁同步電機(jī)在中、低速時的轉(zhuǎn)子位置檢測。

　　永磁同步電機(jī)高精確度、高動態(tài)性能的速度、位置控制，都需要準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置信息。如果位置檢測誤差較大，會導(dǎo)致電機(jī)不能正常起動、運(yùn)行。傳統(tǒng)方法是通過機(jī)械式傳感器來測量轉(zhuǎn)子的速度和位置。但機(jī)械式傳感器減低了系統(tǒng)的可靠性，增加了系統(tǒng)的成本;同時傳感器對環(huán)境有著嚴(yán)格的要求，電磁干擾、溫度、濕度、振動對他的測量精確度都有影響。特別針對某些航空伺服電機(jī)，長期工作在惡劣、復(fù)雜的環(huán)境中，所以研究無位置傳感器不僅可以減少航空電機(jī)成本，而且可以減少不必要的引線，將大大提高整個系統(tǒng)的可靠性。

　　最簡單的無位置傳感器控制方法是提出的基于對檢測到的電機(jī)反電動勢進(jìn)行積分，這種方法雖然簡單，但是在零速或低速階段因?yàn)榉措妱犹?，難以檢測而失敗。后來又提出了高頻注入法，其主要思想是用電機(jī)固有的空間凸極或凸極效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)子位置的檢測，這種方法與轉(zhuǎn)速沒有直接關(guān)系，有效克服了反電動勢法的缺陷。提出通過處理電流高頻響應(yīng)，采取求導(dǎo)取極值計算電機(jī)的初始位置，但這種方法存在震蕩現(xiàn)象，高頻電流也會因濾波器移相導(dǎo)致檢測誤差，并且也沒有給出電機(jī) N/S 極極性檢測方法。提出在電機(jī)中注入幅值相同、方向不同的系列脈沖，檢測并比較相應(yīng)電流的大小來估計轉(zhuǎn)子的位置。這種方法可行但是對注入脈沖的電壓幅值和時間控制要求比較高，操作復(fù)雜，檢測時間過長。通過注入高頻信號引起 PMSM 的 d － q 軸磁鏈飽和程度差異實(shí)現(xiàn)初始位置檢測，這種方法高頻電流信號提取復(fù)雜，容易帶來計算誤差，難以做到轉(zhuǎn)子位置的實(shí)時檢測跟蹤。所使用的電機(jī)經(jīng)過特殊設(shè)計，不具普遍性，僅適用于理論研究。