具体实施方式

为了说明本发明所述的技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

实施例1

如图1所示为一种表贴式永磁同步电机初始位置检测方法，包括如下步骤，

(1)转子初始位置检测：采用电流开环结构，设置d-q轴下的电压U_d＝0，U_q＝0；采用脉振高频注入法，在d轴上注入高频正弦电压信号 U_incos(ω_ht)，采集此时电机三相电流I_a,I_b,I_c，经过坐标变换得到I_q；将I_q和高频正弦信号相调制，经过低通滤波器获得含有位置估计误差信息对信号积分得到转子初始位置值计算方法为，

其中k_i为积分增益，k_i＞0；

(2)直轴正方向判断：读取三相霍尔位置传感器信号，得到当前转子所处霍尔扇区N；

(3)实际初始角度计算：根据当前转子所处霍尔扇区判断电机实际直轴的正方向，通过当前转子所处霍尔扇区N作为约束条件，对转子初始位置值判定是否需要补偿，最终得到实际转子初始位置θ_final。

进一步的，步骤(1)中所述的含有位置估计误差信息计算方法为，

其中LPF选用计算量较少的IIR型低通滤波器对高频谐波量进行滤除，截至频率选为200Hz。

进一步的，步骤(3)中所述的判定是否需要补偿的方法为，将转子旋转一周平均分为六个霍尔扇区，获取三路霍尔信号，霍尔位置传感器扇区划分如图2；以当前霍尔扇区作为初始角度的给定约束，判断估计的转子初始位置是否在当前霍尔扇区，如果在当前扇区内，则如果不在当前扇区内，则公式为，

进一步的，步骤(1)中所述的脉振高频注入法的原理为，在注入脉振信号后，因永磁同步电机会有凸极率，在电流反馈信号中会包含位置信息，通过信号处理技术，将位置信息提取出来；表贴式永磁同步电机的凸极率很小，但在脉振信号下会存在饱和凸极效应，所以脉振高频注入法可适用表贴式永磁同步电机中；其中电机直轴磁路的ψ-i特性曲线为图3所示，i_f为转子永磁体磁场等效励磁电流，直轴磁路的工作点由i_f决定，通常设计在磁路接近饱和点，如A点所示，对应的直轴电感值为L_d；当在直轴上通入一定的正向电流i_d ⁺时，此时永磁体产生的磁场方向和直轴电流产生的磁场方向一致，直轴磁路会出现饱和现象，对应的直轴电感值为L_d ⁺；当在直轴上通入一定的负向电流i_d ^-时，直轴磁路处于线性段，对应的直轴电感值为L_d ^-；从图中可以得出如下关系式：

L_d ⁺＜L_d≈L_d ^-； (1)

交轴磁路的ψ-i特性曲线与直轴基本相同，但其工作点在原点，磁路处于线性段，不会出现饱和现象，可得到如下关系式：

L_q ⁺＝L_q ^-＝L_q； (2)

由于交、直轴ψ-i特性曲线基本相同，可认为L_q≈L_d ^-。因此，如果通入适当的直轴正向电流，可以使得表贴式永磁同步电机的直轴电感小于交轴电感，即L_d ⁺＜L_q。此时表贴式永磁同步电机可产生凸极率，可采用脉振高频注入法检测电机转子位置。

其中所述步骤1中所述的脉振高频注入法检测出电机转子位置的实现原理为，定义转子位置估计误差为

其中转子实际位置值θ，转子位置估计值和位置估计误差三者的关系如图4所示。其中d-q为实际的两相旋转坐标系，为估计的两相旋转坐标系。则有如下关系，

其中和分别表示估计的两相旋转坐标系下直、交轴电压和电流。

表贴式永磁同步电机在两相旋转坐标系下动态等效电路如图5，电机处于静止状态时，电压方程可简化为

其中，Z_d、Z_q为直轴和交轴的阻抗。

结合式(4)(5)(6)，可得估计的两相旋转坐标系下的电流响应为，

令则Z_d＝Z+ΔZ、Z_q＝Z-ΔZ，式(7)简化为

为能提取出位置估计误差Δθ，可在估计的两相旋转坐标系中的直轴施加高频电压信号将其带入到(8)式中，求解出电流响应为，

对式(9)中的进行适当的变换。ΔZ可以表示为

其中，将式(10)代入式(9)，仅对作以下变换

其中|Z_d|、|Z_q|和分别为d、q轴高频阻抗幅值与相角。

从式(11)可得，通过检测电流经过乘法器和低通滤波器(LPF)后，获得含有位置估计误差信息的

其中

当估计的转子初始位置与实际的初始位置足够相近时，即此时对信号积分后得到转子位置初始估计值，可得公式为，

可将式(13)等效为单位负反馈系统，其结构如图6。它为I型系统，可实现估计初始位置对实际位置的无静差跟踪。

本发明实例的电机转子初始位置检测运算框架如图7，相比传统脉振高频注入法，省略了带通滤波器和锁相环结构，算法更简便，同时当前霍尔扇区作为初始角度的给定约束，可直接确定转子直轴方向，从而避免了磁极判断，减少运算量。解决电机起动阶段转子位置估算精度不高和运算效率低的问题，保证永磁同步电机的顺利起动。