一种基于反电势的永磁同步电机转子位置检测新方法
2017年第9期信息通信2017
(总第177 期）INFORMATION & COMMUNICATIONS (Sum. N o 177)一种基于反电势的永磁同步电机转子位置检测新方法
王少坤
(河北科技大学电气工程学院，河北石家庄〇5〇018)
摘要:传统的永磁同步电机转子位置检测技术有着许多的不足，经过对传统PI控制的深入研究，提出了 一种基于模糊PI 的转子位置检测新方法。采用反电势法获取磁极位置信息，通过滤波、移相等环节确保磁极位置确定的准确性，利用 MATLAB仿真，通过与霍尔传感器转子位置信号的比较，结果显示该方法所获得的磁极位置与霍尔传感器转子位置基 本吻合，证明了该方法具有可行性。
关键词:永磁同步电机;反电势;转子位置
中图分类号:TM341 文献标识码:A文章编号：1673-1131(2017)09-0091-02
〇引言
永磁同步电机结构简单，除此之外还具有效率高、转矩脉 动小等优点，因此在各个方面获得了大量应用。电力电子技 术和新型永磁材料的不断发展促进了永磁同步电机的日趋成 熟，无位置传感器的控制已经成为电动汽车一个大的发展方 向。为了能更好实现对永磁同步电机的准确的动态控制，需 要对转子位置实时进行检测。依靠连续的转子位置信息，永 磁同步电机理论上可以获得平稳转矩，通过检测永磁同步电 机转子位置即可对其进行高性能的控制。
1反电势过零检测原理
7欠磁同步电机原理图如图1[1]。首先，7欠磁同步电机在工作 运行的时候是只有两相绕组接入电路的。此时，除这两相的另 外一相绕组断开，但它是两两接入电路的工作方式，所以在一整 个周期360度中，每相导通120度。又因为其在工作时是通过 直流电提供电能并经过三相逆变桥来进行驱动回路进行运行, 所以在一个周期内一共有六个换相方式。反电动势法检测的思 想即通过对反电动势过零点的检测还对转子位置进行估计计算。
图1永磁同步电机原理图
因为永磁同步电机工作时为两相接入电路，没有电流流 过第三相，所以现在假设在某一时刻时只有B、C两相接入电路，此时A相中没有流过电流，即iA=0,则
e^U r U s(1)
又因为约束条件：
L+i B+i c= °⑵
所以i A= -i B,之后联立式(2)和式(3)得中性点电压：
U N-\(U.*Uc)(3)将式(3)代入式(1)得A相反电动势过零检测公式：
eA-U r\^U c)⑷
同理就可以得出B、C两相的反电动势过零检测公式：
e.-U.-[(U^Uc)(5)
ec=Uc-\(U A*U t)(6)
由以上方程可以看出，反电动势过零点信号的测量实质 上是藉由测量它的端电压然后推导获得每一相反电动势的过 零点B3]。表1为转子位置和开关管之间具有的关系。
表1转子位置和对应序列
位置信号
开关管导通庁?列
VT1VT2V T3V T4VT5VT6
C O. J C/3)100100
(jt/3. 2w/3)100001
ic)001001
C it.4?t/3)011000
(4it/3. 5x/3)0100l0
(5it/3, 0)000110
2模糊P I控制原理
模糊逻辑控制是一种让计算机按照着人对系统的控制思 想去控制的理论，它是以模糊集合理论为基础,在设置了语言 规则并设计了模糊推理后进行对象的控制，是一种仿人思维 控制理论。
比例（Proportion)产生的效果是根据当前量与设定值做 差，乘以比例值后就可以得到控制量。比例控制器在控制输 入信号变化的时候，仅仅是改变了信号的最大值但是不改变 它的相位，只要控制器测量到一丁点的变化，就会瞬间产生控 制信号来修正输出信号，使其输出值接近给定值。在这个系 统中，有两个参数之间存在着一个正比例关系,一个是有关比 例系数K P的大小，另外一个是有关系统调节的准确度，前者 如果低于一定值的话会造成反应不灵敏,进而使精准度下降。比例系数特别大会引起最大偏差变大，影响系统性能。
积分(Integration)产生的效果是随着与准确值之间的差值 存在的时间增长而不断加大，当差值不存在的时候就会积分 输出为一个常数。由此可见控制器积分方面能消除系统的与 准确值之间的差值。过大的积分常数会造成系统超调，过小 则不能消除系统的误差。所以一般不会让积分独自工作，大 部分情况下它会与比例、微分控制相结合使用。
模糊控制系统特别重要的一块是模糊控制器，其构成模块 如图2所示。
祐入樓W化揍口樓糊推理
-V
解横糊接口输出
图2模糊控制器基本组成
模糊控制器的输入和输出量是语言变量，其值通常称作 为语言值。语言值一般用“大、中、小”来表示，语言值越多，逻 辑规则越严密，系统性能越好，但是控制法则会变繁琐；语言 值越少，逻辑法则就越简易，系统性能越差，但是控制法则会 变简易。本次设计的语言值有：正大（PB)、正中（PM)、正小 (PS)、零(ZO)、负大(NB)、负中(NM)、负小(NS)。模糊控制
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