基于饱和效应的面贴式永磁同步电动机转子初始位置检测迫札再控制应阁2021,36(7)测试技术与检测设备;E№A基于饱和效应的面贴式永磁同步电动机转子初始位置检测杜金明,安群涛,孙力(哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001)施加特定的电压信号,利用电机的饱和凸极效应,使绕组电流随位置呈现不同的幅值,从而准确估算出电机转子的初始位置.为了消除估算时电机转动的影响,采用正负脉冲电压交替施加的方式,同时这种方式也提高了具有饱和特性的永磁同步电动机模型,仿真结果证明了该方法的有效性和可行性.关键词:永磁同步电动机;初始位置检测;饱和凸极效应;高频电压注入:TM303.3:TM357文献标识码:A:1673-6540(2021)07-0053-04RotorInitialPositionDetectionofSurfaceMountedPermanentMagnetSynchronousMotorBasedonSaturationCharacteristicDUfin—ming,ANQun—tao,SUNLi(SchoolofElectricalEngnieeringandAutomation,HarbinUniversityofTechnology,Harbin150001,China)Abstract:Asimpleandeffectiveinitialpositiondetectionmethodofsurface-mountedPMSMRotorisanalyzed.Byinjectingaspecificvoltagesignaltothestatorwindings,wingdingcurrenthasdifferentpeakvaluebecauseofsatu———lishedbyMATLAB,thesimulationresultsillustratecorrectnessandfeasibilitiesoftheproposedmethod.Keywords:permanentmagnetsynchronousmotor;initialpositiondetection;saturationsaliencyeffect;hjghfrequencyvoltageinjection0引言了该方法的可行性.针对电机转子初始位置准确估算的问题,分析了一种利用永磁同步电动机(PMSM)的饱和凸过在电机定子绕组施加特定的电压信号,利用电机的饱和凸极效应使绕组电流随位置呈现不同的幅值,据此可准确估算出电机转子的初始位置.为了消除估算时电机转动的影响,采用正负脉冲电压交替施加的方式,同时这种方式也提高了检测速度.给出了顺序法和二分法两种实现方法,立了具有饱和特性的PMSM模型,通过仿真验证1饱和性凸极效应原理在嵌入式或内装式PMSM中,由于直轴上永磁磁极的存在,导致直轴与交轴的磁路结构不同,使得≠￡.,这种凸极效应称为结构性凸极J.在面贴式PMSM中,因永磁体的磁导率近似等于空气,直轴和交轴的磁路相同,通常情况下认为L=L.但是,通过对轴主磁路磁化曲线的分析,可以发现受磁路饱和的影响,直轴与交轴的电感也是不同的.PMSM的气隙磁场是转子永磁磁场与定子励磁电流磁场的合成,永磁体产生的磁势可以等效一53—测试技术与检测设备E№A电札与粒制应闭2021,36(7)随着励磁电流的增加而减小,电机磁场的励磁曲线如图1所示.图1主磁路磁通一电流关系曲线由于励磁电流对q轴磁场没有影响,q轴磁路工作在原点.图1所示的A点为d轴工作点,因此电感值满足式(1):L=㈩在A点施加正反两方向的d轴电流:△,△,可以看出在Aqt相同的情况下,△》△.因此,向d轴施加正反两个方向电流所得到的电感值:《,两个电感值差异大小取决于磁路的饱和程度.由于q轴磁路工作在原点,施加正反两方向电流时,一i特性曲线是对称的,因此,,J=Lq=L.;而且从图1可看出,在施加的电流不是特别小的情况下,原点处的斜率要大于A点的斜率,得出Lq《Lq《L.,因此在PMSM中磁路表现出一定的凸极性.2转子初始位置检测实现方法㈢在检测电机转子初始位置时,电机转子是静了便于分析,假定:不计涡流损耗和磁滞损耗;永磁材料电导率为零;感应电动势波形为正弦;转子型见图2.图2两极面贴式PMSM的物理模型由于受到的影响,在d轴分别施加正,反电压时,呈现的电感分别为和.因此,PMSM在dq坐标系下有如下关系:)+吨0L壤I(2)在电机起动时,不能确定出由坐标系位置.假设任意给定西坐标系,假定d轴与d轴夹角为0,经过坐标变换可以得到PMSM在面坐标系下的关系式为:+?cos20一二in202.'''2dt……ll+…:gn(I).sig[-l80'18.]Lq=L分析式(3)可知,当向轴施加电压脉冲时,压脉冲幅值很大且作用时间很短,也可以忽略,那么电压,电流关系可以近似表示为:+?cos20(3)(4)fu出(5)不同的西坐标系与由坐标系夹角0不同,迫札与栏制应用2021,36(7)测试技术与检测设备iEMcA施加相同电压脉冲时电流值也是不同的,的幅值随角度0的变化而变化,这为转子初始位置的...