转子磁钢表贴式永磁同步电机转子初始位置检测
永磁同步电机初始位置检测及启动方法
永磁同步电机初始位置检测及启动方法
永磁同步电机是一种高效、高性能的电机，广泛应用于工业生产和家用电器中。
在永磁同步电机的启动过程中，初始位置检测是非常重要的一步，它能够确保电机的正常启动和运行。
本文将介绍永磁同步电机初始位置检测及启动方法。
永磁同步电机的初始位置检测方法有多种，其中比较常用的是霍尔传感器检测法和反电动势检测法。
霍尔传感器检测法是通过在电机转子上安装多个霍尔传感器，检测转子位置，从而确定电机的初始位置。
反电动势检测法是利用电机在启动过程中产生的反电动势信号，通过对信号进行处理，确定电机的初始位置。
在确定了电机的初始位置后，接下来就是启动电机。
永磁同步电机的启动方法有直接启动法和间接启动法。
直接启动法是将电机直接连接到电源上，通过控制电源电压和频率，使电机转子旋转。
间接启动法是通过变频器控制电机的转速和转向，从而实现电机的启动。
在实际应用中，永磁同步电机的启动过程中还需要注意一些问题。
首先是电机的负载问题，如果电机负载过大，可能会导致电机启动失败或者启动时间过长。
其次是电机的控制问题，需要根据实际情况选择合适的控制方法和控制参数，以确保电机的正常启动和运行。
最后是电机的保护问题，需要安装过流、过载等保护装置，以保护电机的安全运行。
永磁同步电机的初始位置检测及启动方法是电机启动过程中非常重要的一步。
通过选择合适的检测方法和启动方法，以及注意电机的负载、控制和保护问题，可以确保电机的正常启动和运行，提高电机的效率和性能。
永磁同步电机初始磁极位置检测方法
永磁同步电机初始磁极位置检测方法胡庆波;张荣;管冰蕾;何金保;孔中华【摘要】根据永磁同步电机相电感的饱和效应,提出了一种恒压源作用下的相电流响应来获得电机初始磁极位置的检测方法,并针对制动器打开瞬间容易出现因磁极位置不准而造成无法定位的问题,对位能性负载提出了一种基于位置环的快速定位法.该方法根据电机实际转动的角度来反向移动给定电流矢量,实现快速定位.最后通过计算不同幅值电流矢量二次定位转过的角度来获得精确的磁极位置.所提方法能够准确获得电机初始磁极位置,可适用于不同类型的永磁电机.实验证明:该控制方法结构简单,易于数字控制实现,同时具有较强的通用性和鲁棒性.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2019(039)005【总页数】7页(P194-200)【关键词】永磁同步电机;电感饱和效应;磁极初始位置;空间电压矢量;位置环【作者】胡庆波;张荣;管冰蕾;何金保;孔中华【作者单位】宁波工程学院电信学院,浙江宁波315211;宁波海天驱动有限公司,浙江宁波315801;宁波工程学院电信学院,浙江宁波315211;宁波工程学院电信学院,浙江宁波315211;宁波工程学院电信学院,浙江宁波315211【正文语种】中文【中图分类】TM341;TM3510 引言目前实现高性能的永磁同步电机调速需要获得精确的转子磁极位置。
而绝对值编码器由于存在成本偏高、体积较大等问题使其应用受限，现有控制系统中一般偏向于采用增量式或旋转变压器的速度反馈方式。
在采用增量式编码器的永磁同步电机系统中，一旦编码器安装在电机轴上，其编码器零位，即Z脉冲信号产生位置与电机转子磁极位置相对固定。
控制系统需要预先知道两者的角度差，以便在出现Z脉冲时对转子磁极位置进行校正。
该角度值在首次运行前通常需要采用电机初始磁极位置自学习的方法来获得。
对于永磁同步电机的初始磁极位置检测，主要可分为脉冲电压法和高频注入法2类。
其中脉冲电压法[1-3]利用电机磁路的饱和特性，通过对电机注入脉冲电压矢量，并采集其相电流响应来搜索电机的转子位置。
电机初始相位和相序检测方法及永磁同步电机控制系统
电机初始相位和相序检测方法及永磁同步电机控制系统摘要：本文介绍了电机初始相位和相序检测方法及永磁同步电机控制系统的研究现状及发展前景。
首先介绍了电机初始相位和相序检测的原理及其在永磁同步电机控制系统中的重要性，然后详细介绍了目前常用的相位和相序检测方法，包括基于编码器的检测方法、基于反电动势的检测方法和基于电压、电流的检测方法。
最后介绍了永磁同步电机控制系统的发展现状及存在的问题，并提出了一种基于机器学习的电机初始相位和相序检测方法，并给出了该控制系统的仿真结果。
研究表明，该方法能够准确、快速地检测电机的初始相位和相序，为永磁同步电机控制系统的研究和应用提供了有力的支持。
关键词：电机；相位和相序检测；永磁同步电机；控制系统；机器学习1.引言电机是工业中常用的一种动力装置，广泛应用于各种机械设备和系统中。
其中，永磁同步电机由于具有结构简单、效率高、功率因数高、响应快、动态性能好等优点，逐渐取代了传统的交流异步电机成为电动机的主流产品。
永磁同步电机的控制系统是电机技术发展的重要组成部分，它对电机的性能和稳定性有着重要的影响。
而电机的初始相位和相序检测则是控制系统的重要基础，对电机的正常运行和稳态性能有着重要的影响。
因此，研究电机初始相位和相序检测方法及永磁同步电机控制系统已经成为电机技术研究领域的热点之一。
2.电机初始相位和相序检测方法电机的初始相位和相序检测是指在电机启动时，通过检测电机的位置和相序，确定电机的初始相位和相序，以保证电机能够正常运行。
当前常用的电机初始相位和相序检测方法主要包括以下几种：2.1基于编码器的检测方法编码器是一种能够测量和记录轴的运动情况的测量装置，能够提供非常准确的位置信息。
因此，基于编码器的检测方法可以准确地确定电机的位置和相序。
但是，编码器的安装和维护成本较高，而且由于其结构复杂，在一些特殊环境下可能无法正常工作。
2.2基于反电动势的检测方法反电动势是指在电机工作时，由于感应电流在磁场中的变化所产生的电动势。
永磁同步电机初始位置检测及启动方法
永磁同步电机初始位置检测及启动方法
一、电机位置检测
1、位置检测原理
永磁同步电机的位置检测依靠的是电机的永磁特性，即有一个静止的永磁位置，而永磁位置的判定依赖于外部磁场，如果外界磁场的强度超过一定的阈值，永磁位置就能被确定，也就可以确定电机的初始位置。
2、位置检测实现
通常采用三阶外接式传感器来进行位置检测，此类传感器结构简单，可以在实际应用中取得较好的检测效果。
被检测的永磁位置成为“参考点”，然后就可以测量电机的旋转位置，从而决定其初始位置。
二、电机启动
1、启动原理
启动永磁同步电机，需要将电流不断增大，直至电机达到预设的转速，才算完成启动过程。
在启动过程中，电机的磁通一直会受到控制，而磁通的变化会影响电
机的电流和转矩，进而影响转速，从而实现启动。
2、启动实现
一般来说，永磁同步电机启动可以采用电流控制和调速电路控制两种方式。
电流控制模式可以通过调节其电流来控制电机的起动和调速，而调速电路控制则通过调节电机的速度反馈来控制电机。
永磁同步电机的转子磁极位置辨识方法综述
L2 sin 2 s ˆd s i Rs L1 L2 cos 2 s
（2.17）
ˆd s i Rs L1 L2 cos 2 s 2 us s Rs 2 Rs L1 s L1 L2 L1 L2 s 2
华南理工大学 自动化学院 游林儒教授实验室文档
PMSM 转子磁极位置静止型学习方法研究
华南理工大学 黄招彬 2013-3-15 Email: abinhill@ 永磁同步电机（PMSM）的起动与矢量控制需要知道转子磁极的当前位置（相对于 A 相/ 轴） 。本文针对永磁同步电机的转子磁极初始位置辨识，研究了利用 PMSM 凸极效应或饱和凸 极效应的几种磁极位置辨识方法，包括相等脉冲宽度电压注入法、高频正弦电压注入法和高频 旋转电压注入法。 1. 前言 永磁同步电机中编码器（增量式或绝对式）的安装一般如图 1.1 所示，电机的定子（含线 圈）与编码器的定子固定在一起，电机的转子（含永磁体）与编码器的转子固定在一起（含零 位信号 Z 或者 R） 。设电机定子的静止坐标系参考为 A 相绕组，定为 轴，同时设编码器定子 的静止参考为 A ，可记 1） 2） 3） 4） （变化） ； NA 为矢量控制的解耦角度（转子磁极 N 极位置到 轴之间的电气角）
NZ 为转子磁极 N 极位置到编码器转子零位信号 Z 之间的机械角（固定） ；
； ZA 为编码器转子零位信号 Z 到编码器定子静止参考 A 之间的机械角（变化） 。 AA 为编码器定子静止参考 A 到电机定子 A 相/ 轴之间的机械角（固定）
设电机的极数为 P ，即极对数为
P ，则有 2
的时间，最后时刻的 d 轴电流峰值在转子磁极方向与其反向时达到最大值。由式（2.10） （2.11） 可知，当施加相同伏秒数（电压乘以时间）时，时间越短（对应电压越高） ，定子电阻影响越小。
永磁同步电机转子初始位置检测及启动策略
永磁同步电机转子初始位置检测及启动策略Initial Rotor Position Detection and Start-up Strategy of Permanent Magnet SynchronousMotor大连交通大学电气信息学院丁志勇（Ding Zhiyong）转子位置检测是永磁同步电机控制系统稳定运行的必要条件，使用增量式编码器不能准确得到转子的初始位置信息，直接启动会产生未知后果，通常需要额外的初始位置检测方法。
本文分析了在未知电机转子初始位置时直接启动可能出现的情况，提出一种基于增量式编码器A、B脉冲信号的转子初始位置检测方法，并在启动过程中完成增量式编码器的校正。
实验结果表明，该方法简单有效。
关键词: 永磁同步电机；增量式编码器；转子初始位置；编码器校正Abstract: Rotor position detection is a necessary condition for the stable operation of the permanent magnet synchronous motor control system. Using the incremental encoder can not obtain the accurate information of the initial rotor position. Direct start-up will produce unknown consequences, so it usually requires additional initial position detection method. This paper analyzes the possible situation of direct start-up in the case of unknown the motor initial rotor position, and proposes a rotor initial position detection method based on A and B pulse signals of the incremental encoder, completes correction of incremental encoder in the process of starting-up. Experimental results show that the method is simple and effective.Key words: PMSM; Incremental encoder; Initial rotor position; Encoder correction【中图分类号】TM351 【文献标识码】B 【文章编号】1561-0330(2019)02-0073-041 引言永磁同步电机具有功率密度高、结构简单以及调速性能好等优点，在工业领域得到广泛的应用[1]。
永磁同步电机转子初始位置检测、增量式光电编码器对位调零思路解析
永磁同步电机转子初始位置检测、增量式光电编码器对位调零
思路解析
来源：展文电机
这里一永磁同步电机为例说明，图4 是一个最简单的电机定子绕组、磁钢和HALL 位置关系图，转子磁极逆时针匀速旋转。
在图示位置时刻定子线圈 A 相过零点，如果直流无刷电机因为 120 度导通，电流和反电势保持同相位时输出功率最大，U 相电压开关管延后30 度电角度导通，所以 HALL 安装位置要逆时针转过30 度电角度。
直流无刷电机的HALL 输出的三组信号编码输出反应的是电机位置信号，将
360 度电角度空间平均分成连续的6 个空间，每个空间占60 度电角度。
4、编码器 Z 信号与电机 A 相轴线位置夹角的校正
编码器的安装和编码器零位调整或对齐
1、将编码器的 U 相信号（编码器零点）与电机电角度的零点既 A 相反电势过零点位置对齐
2、将编码器的 U 相信号（编码器零点）与电机电角度的零点既 AB 线反电势过零点位置对齐。
永磁同步电机转子初始位置检测
上式中，转子角速度由ω指代，当它的取值为
因高频电压信号从电机绕组中通过，故而，可对定子电阻压降进行忽略，进一步得出定子电压方程和电流响应信号等[1]。
将高频旋转电压信号持续注入定子绕组中，即可得出三相静止坐标系中的电压，分别用U和ωh对高频电压信号幅值和角频率进行表示，继而依托3/2将其变换至两相
由上式可知，三相高频电流响应信号都是两个同频率正弦信号差，同频率正弦交流电压相加其性质不变，而幅值影响因素则是两个信号各自的幅值和相位差。
已知电机参数和高频注入信号的情况下，θ能调制三相高频电流响应信号幅值。
三相高频电流响应信号幅值与θ角变化规律相关，与正弦规律类似。
三相高频电流响应信号幅值变化幅度与电机凸性成正比。
倘若提取位置信息时使用查表方法，无论是注入高频电压信号幅值，还是角频率都会对该操作产生干扰，反之，
轴电感会随之减小，
图1定子磁势影响d轴磁路
由上述已知条件，对电机d轴电流表达式予以确定：
得出结论：i d与L sd成反比，L sd越大，i d越小。
该背景下，分别将同等时间和幅值的脉冲电压注入到不同的位置和（θ+π），继而对两次响应电流幅值进行检测和比较，得出转子位置角[3]。
3实验结果分析
采用一台内嵌式永磁同步电机，对永磁同步电机转子初始位置检测方法进行验证，分别将其额定电压和额定功。
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转子磁钢表贴式永磁同步电机转子初始位置检测
摘要：文章重点解析了应用带有U、V、W相的复合式光电编码器，去检测转子
磁钢表贴式永磁同步电机（SPMSM）转子初始位置的原理与流程。
实践证明这一
新兴检测技术的应用是对传统检测方法算法执行周期漫长与繁琐等缺陷的弥补，
这一技术的应用在检测SPMSM转子初始位置领域中的应用体现出快捷性与精确
性特征，希望这一检测技术在后续的发展中得到更大的应用空间。
关键词：永磁同步电机；光电编码器；初始位置；检测方法
国际上现存的文献资料多数是介绍在相关软件的协助下对永磁同步电机转子
位置进行检测，与转子初始位置检测相关的研究少之又少。
实质上，转子初始位
置检测是构成传感器调速体系的关键要素，若该环节存在错差，将会干扰转子位
置计算的精确性，为精确型电机管控的系列计算结果的产出设置障碍，最终干扰
电机运行的有序性。
基于此，本文探究复合式光电编码器在磁钢表贴式永磁同步
电机转子初始位置检测进程中的具体应用。
1.复合式光电编码器检测转子初始位置的方法
在对磁钢表贴式永磁同步电机转子初始位置检测之时常用的的光电编码器多数为复合式
光电编码器，复合式光电编码器作为增量型光电编码器，最大的特征为能够以最为简易的方
式完成磁极定位任务，其能够传递出正、反相两组信号，即U、V、W、A、B、Z（正相）与
U-、V-、W-、A-、B-、Z（反相）。
一组被用于检测磁极方位，信息具有绝对性特征，三个线
路在空间位置上互存角度差为120°，三路脉冲信号U、V、W在空间中所占比例均为50%；
另一组信号的功能等同于增量式光电编码器，将三个线路方波脉冲数值传递出来，分别为A、B 与Z 。
前两个线路脉冲相位差为90°，其最大的功能在于辨别转子运行的方向，Z脉冲每运
行一次，对基准点位置确定工作就进行一次。
U、V、W信号最大的作用为判别永磁同步伺服系统转子磁极的初始方位。
应该格外注意的内容是：复合式光电编码器的极对数目始终要和电机的极对数目达成统
一性，转子运转360°编码器U、V、W相内就会有一相发出和其极对数相等的脉冲个数[1]。
在一台四通道的示波器的辅助下便可以探寻出转子磁钢表贴式永磁同步电机转子初始位
置和U、V、W相电平组合之间存在的关系。
具体是将通道1探针与U相串联，地线与V相
相联；通道2、3、4探针对应连接的为编码器的U、V、W相，地线与编码器地线相连接；
编码器与电源相接，以电机前期逆时钟方向波动拨动电机，所得波形见图2。
首行正弦波为
电机作为发电机U相与V相绕组间形成的感应电势，第2、3、4行为编码器U、V、W相传
递出的方波式电平信号，横轴代表的含义为转子绕行的电角度。
参照U、V、W相的电平高
低的组合形式可以间接的推测出磁钢表贴式永磁同步电机转子初始位置取值范围。
依照U、V、W的3位信号，进一步缩小磁钢表贴式永磁同步电机转子初始位置的范畴，即在60°电角度
区间内。
参照图2可以推测U,V,W和转子角位置存在的关系（见表1），当U,V,W取值为
100时，那么其角度被设置在0°~60°之间。
30°为区间的中点，此时检测到的转子初始位置偏
差将会低于30°电角度。
通常情况下永磁同步电机转子初始位置的检测应用矢量控制法，若施用的电压矢量与转
子磁极位置之间的角度偏差为90°，那么此形势下形成的矩力数值最大[2]。
若借用U、V、W
相对转子位置进行初步确定，基于角度存在偏差这一现实原因的存在，那么形成的电压矢量
与磁极方位之间的成角通常不是恰好为90°，其在60°~120°范围内波动，此时形成的力矩值
可能与最大值之间存在一定的距离。
电机开关启动之后，通过记录与分析U、V、W相跳变
后产生的信号，检测人员便可以获得转子所处方位的准确信息，继而应用A、B信号确定转
子磁极角度方位，此时便可以检测出磁钢表贴式永磁同步电机转子的初始位置。
2.磁极初始位置其它检测方法
2.1外加电路检测转子初始位置
实质上就是将外加传感器电路安置于电机上，其作用于感知转子初始位置，是对复合式光电编码器U 、V 、W三相定位模式的取代。
当电机运转以后，借助增量式编码器A、B信号达到确定电机运转过程中磁极方位的目标[3]。
对转子初始位置应用该种检测方式，最大的优点在于对其最初方位确定环节形成极高的精确率，劣势在于需要在电机上安设附加硬件与软件，消耗成本量较大。
2.2无位置传感器初始位置检测
要想得到与无位置传感器初始位置相关的数据信息，就务必借助相关算法对其开展测算工作，常用的为电感算法。
对于永磁电机设备而言，基于其转子磁极位置存在差异性这一实况，可以间接的推测出U 、V 、W三相绕组的电感数值存在差异性这一结论，又因为电感和磁极位置存在对应关系的缘故，所以当磁极与绕组平面之间的夹角为90°之时，，绕组形成的电感值最大。
结束语：
复合式光电编码器用于检测磁钢表贴式永磁同步电机转子的初始位置，应用的是电机反电势原理，就是检测U 、V 、W三相绕组电压值去计算转子的初始位置。
反电动势幅值与转子运行速度存在正比例关系，但是一旦转子处于静息状态下，复合式光电编码器在检测其初始位置上就会存在较大的误差。
所以在后续的检测工作中，应该不断专研使磁钢表贴式永磁同步电机转子初始位置得到精确检测的方法手段。
参考文献
[1]张洪帅,王平,韩邦成,程金绪.基于模糊滑模观测器的磁悬浮高速永磁同步电机转子位置检测方法[J].电工技术学报,2014.
[2]刘庆飞.内置式永磁同步电机转子初始位置检测方法[J/OL].电源学报,2017.
[3]廖晓文,刘桂雄.内置式永磁同步电机转子初始位置检测方法[J].中国测试,2015.
作者简介
吴炽海（1986-10），男，汉，福建省龙岩市永定区人，学历：大专，专业：机电一体化技术，研究方向：永磁同步电机测试、可靠性测试。