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电机与控制学报

第１４卷

ｒＬ—ＡＬｃｏｓ２０。

一ＡＬｓｉｎ２０。１

Ｌ螂一【一心ｉｌｌ２以￡＋ＡＬｃｏｓ２０。Ｊ，

（４）

式中：Ｌ＝Ｌｄ

２＋Ｌ１表示均值电感；△￡＝—Ｌｑ虿－一Ｌｄ表示差

值电感。则定子磁链方程可以表示为

［：：】＝【Ｌ一－△Ａ￡Ｌ。ｃｉｏｎｓ２２９０。。￡－＋Ａ△ＬＬｓｃｉ。ｎ２。２０９，。】【：：】＋

『ｒｃｏｓ０ＴＩ－－－ｅ１

【帅ｉｎ口。Ｊ’

（５）

式中砂。和吵啦为两相静止坐标系下定子磁链分量；

ｉ。和ｉ胡为两相静止坐标系下定子电流分量。

由于内置式永磁同步电机转子结构具有凸极

性，所注入的高频电压将会在定子绕组上激励出含

有磁极位置角信息的高频电流分量，由式（２）和式

（５）可以得到高频电流在两相静止坐标系下的表达

式，经化简可以得到

【：＝】＝［却Ｉ，ｐｓｉｎ。ｗ。小ｔ＋Ｉ，，５．ｉ＝０２。”－ｔｏ训ｔ）】，

（６）

式中，５。和，ｌ。分别为高频电流正、负序分量的幅值，

其中。志，，－ＩＩ＝Ｉ砸ＵＩ．ＡＬ耐。

所产生的高频电流负序分量含有磁极位置信

息，通过同步旋转滤波器滤除正序电流分量，提取出

负序电流分量信号，再通过信号处理可以得到转子

磁极位置的初判值，信号处理过程如图２所示。以

ｔＯ。为旋转变换角，对ｉ。和ｉ蜩进行旋转坐标变换，得

到旋转坐标系下电流ｉ耐ｊ和ｉ。ｉ，然后设计一个Ｂｕｔｔｅｒ－

ｗｏｎｈ二阶带通滤波器对其进行滤波，滤除正序分量

和ＰＷＭ载波噪声信号，得到负序分量ｉｄ。和ｉ。。，经

过坐标反变换，得到静止坐标系下的负序电流分量

ｉ。和ｉ蜘。于是，根据负序电流分量构造含有转子

磁极位置误差信号６Ａ０。的表达式为

ｅＡ０。＝一ｉ。。ｃｏｓ（２０。Ｉ—ｔＯＩ）一ｉ曲ｓｉｎ（２０。ｌ—ｔｏｔ）２

ｔ。ｓｉｎ［２（参。一ｐ。）］＝，。。ｓｉｎ（２Ａ０。）。

（７）

图２磁极位置检测框图

Ｆｉｇ．２

Ｄｉａｇｒａｍ

ｏｆ

ｍａｇｎｅｔ

ｐｏｌｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ

ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ

当磁极位置辨识误差比较小时，ｅＡ０。近似与

Ａ０．成正比，为了降低估计算法的复杂程度，设计一

个ＰＩ跟踪器对８Ａ０．进行调节，输出为转子磁极位

置的辨识值。当８Ａ０，被调节至零时，辨识值也将收

敛到实际转子磁极位置，获得转子磁极位置初判值

参舯此时，台。，表示的磁极位置可能是Ｎ极，也可能

是Ｓ极，因此需要对转子磁极极性进行判断。

２转子磁极极性判断方法

采用注入脉冲电压矢量的方法来判断所获得的

初判位置角磁极的极性，脉冲注人法是基于定子铁

芯非线性磁化特性来实现，其原理如图３所示。

（ａ）磁场方向相同

（ｂ）磁场方向相反

图３基于定子铁心饱和特性辨识磁极极性原理

Ｆｉｇ．３

Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｐｏｌａｒｉｔｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｓｔａｔｏｒ

ｉｒｏｎ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ

在图３（ａ）情况下，当定子绕组电流产生的磁场

砂。与转子永磁体磁场砂，方向一致时，气隙磁场等

与上述２个磁场之和，即砂。＝沙，＋砂。，因此定子铁心

磁饱和程度加大，磁阻变大，绕组电感将减小。在图

３（ｂ）情况下，当妒。与以方向相反时，２个磁场相互

抵消，即砂。＝砂，一砂。，使得气隙合成磁场变弱，定子

铁心饱和程度降低，磁阻变小，绕组电感将增大。

根据注入高频信号获得的磁极位置初判值，往

定子绕组注入方向为台。。和舀ｄ＋１Ｔ正反方向２个

脉冲矢量，如图４所示。通过比较所激励直轴电流分

图４转子磁极极性判断及补偿框图

Ｆｉｇ．４

Ｄｉａｇｒａｍ

ｏｆ ｒｏｔｏｒ ｐｏｌａｒｉｔｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ

ａｎｄ

ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ

万方数据