永磁同步电机的效率提升装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机的效率提升装置及方法，该装置包括：转速控制器、微处理器、测量元件、半导体开关、逆变器、电机和负载；其中，微处理器分别与转速控制器、测量元件、半导体开关、逆变器连接；半导体开关分别与测量元件、逆变器连接；电机分别与逆变器、负载连接；微处理器用于根据测量元件输入的电流信号和转速控制器输入的转速信号，计算出在效率最优情况下的相位角和运行电压，并向逆变器输出所述相位角和运行电压，以供逆变器驱动电机工作。采用本发明专利技术技术方案无需电机详细参数，即可实现电机达到最佳效率，避免因环境因素造成控制错误。

【技术实现步骤摘要】
永磁同步电机的效率提升装置及方法
本专利技术涉及电子设备
，尤其涉及一种永磁同步电机的效率提升装置及方法。
技术介绍
高效且硬件结构简单的电机是未来的发展趋势，根据电机效率公式E＝Pout/Pin可知，在恒定负载下，公式中的唯一变量是输入功率Pin，而输入功率取决于输入电压和输入电流。一般情况下，输入电压是基本稳定的，因此输入电流是唯一需要控制的变量。另外，电机内部转矩的大小取决于磁通量和转子电流之间的相位角。如果三相电子定子磁通量和定子电流是平行向量，则电机获得的力矩为0，如果两者的方向处于合适的夹角，则能产生最大力矩。现有技术通过控制程序获得合适的相位角，需要一个带反馈的闭环控制系统，以表明磁极位置。这种闭环控制系统通常需要在电机中安装三个传感器来执行，如编码器、光学增量器或电感式传感器。另外，也有使用无传感器控制方式来实现，其主要通过测量电机的感应电动势来达到控制目的。但是使用无传感器控制方式需要事先知道电机的额定电压、功率、额定电流、额定频率、电机极对数等众多参数，而且测量时会根据电流是否达到最低来判断是否达到最佳效率。这意味着对于不同相位或相位角来说，只有更高的电流绝对值才能达到同样的最佳状态，但是由于该测量电流可以是相电流、电机总电流、电阻器的电流或者半导体开关的电流中任意一个，这样会导致某个部分效率最佳，某些部分的效率降低。另外，在无传感器控制方式下，电机详细参数可能由于环境(温度或湿度)的变化而变化，从而导致磁场估计错误和指定控制目标值的错误。
技术实现思路
本专利技术实施例提出一种永磁同步电机的效率提升装置及方法，无需电机详细参数，即可实现电机达到最佳效率，避免因环境因素造成控制错误。本专利技术实施例提供一种永磁同步电机的效率提升装置，包括：转速控制器、微处理器、测量元件、半导体开关、逆变器、电机和负载；其中，所述微处理器分别与所述转速控制器、所述测量元件、所述半导体开关、所述逆变器连接；所述半导体开关分别与所述测量元件、所述逆变器连接；所述电机分别与所述逆变器、所述负载连接；所述微处理器用于根据所述测量元件输入的电流信号和所述转速控制器输入的转速信号，计算出在效率最优情况下的相位角和运行电压，并向所述逆变器输出所述相位角和运行电压，以供所述逆变器驱动所述电机工作。进一步的，所述微处理器包括：磁场定向组件(42)、第一求和单元(72)、第一积分器(74)、第一传感器(76)、电机转换开关(78)、第二求和单元(80)、信号开关(82)、第二积分器(84)、倍增器(86)、第二传感器(88)、决策单元(90)、差分元件(92)和第三积分器(94)；其中，所述磁场定向组件(42)的电压输入端(60)与所述电机转换开关(78)的输出端连接，所述磁场定向组件(42)的β角信号输入端(62)与所述第三积分器(94)的输出端连接；所述第一积分器(74)的输入端与所述第一求和单元(72)的输出端连接，所述第一积分器(74)的输出端分别与第一求和单元(72)的负向输入端、所述第一传感器(76)的输入端、所述第二传感器(88)的输入端、第三积分器(94)的输入端连接；所述第一传感器(76)的输出端分别与所述电机转换开关(78)的第一输入端、所述第二求和单元(80)的正向输入端连接；所述第二求和单元(80)的输出端与所述电机转换开关(78)的第二输入端连接；所述第二求和单元(80)的第一负向输入端与所述信号开关(82)的输出端连接；所述第二求和单元(80)的第二负向输入端与所述第二积分器(84)的输出端连接；所述信号开关(82)的第一输入端与0信号输入端连接；所述信号开关(82)的第二输入端与1信号输入端连接；所述第二积分器(84)的输入端与所述倍增器(86)的输出端连接；所述倍增器(86)的第一输入端与所述决策单元(90)的输出端连接；所述倍增器(86)的第二输入端与所述第二传感器(88)的输出端连接；所述决策单元(90)的输入端与所述差分元件(92)的输出端连接。进一步的，所述微处理器与所述测量元件连接，具体为：所述测量元件分别与所述磁场定向组件(42)、所述差分元件(92)的输入端连接。进一步的，所述微处理器与所述转速控制器连接，具体为：所述转速控制器与所述第一求和单元(72)的正向输入端连接。进一步的，所述微处理器与半导体开关连接，具体为：所述半导体开关与所述磁场定向组件(42)连接。相应地，本专利技术实施例还提供一种永磁同步电机的效率提升方法，利用权利要求1至5任一项所述的永磁同步电机的效率提升装置来实现，该方法包括以下步骤：步骤A：所述微处理器通过所述逆变器驱动所述电机在第一电压和所述负载下稳定运行，并对所述测量元件进行取样采集，获得第一电流幅值；所述第一电压为预设的电压；步骤B：所述微处理器通过所述逆变器驱动所述电机在第二电压和所述负载下稳定运行，并对所述测量元件进行取样采集，获得第二电流幅值；其中，所述第二电压小于所述第一电压，且所述第一电压与所述第二电压的差值为第一阈值；步骤C：所述微处理器判断所述第二电流幅值是否小于所述第一电流幅值；如果是，则执行步骤D，否则，降低所述第二电压，使降低后的电压值与降低前的差值为所述第一阈值，返回步骤B；步骤D：所述微处理器保持所述电机在所述第二电压下稳定运行，并将所述第二电压和所述第二电流幅值作为最佳效率点参数。进一步的，所述永磁同步电机的效率提升方法还包括：步骤E：判断所述负载的值是否发生变化；若是，则重复步骤A至D，从而确定新的最佳效率点参数；否则，重复步骤E。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：本专利技术实施例提供的永磁同步电机的效率提升装置及方法，微处理器通过逆变器控制电机在稳定负载和预设电压下运行，同时对电机电流进行取样并记录，然后逐步降低电压，如果电机电流没有随着电压的降低而降低，则让电机保持在该电流和电压下运行。如果有，则降低电压重复测量、取样和对比，直到电流不再降低，让电机保持在该电流和电压下运行，并记录该电流和电压作为最佳效率点参数。相比于现有技术的无传感器控制方式需要电机某些特定参数才能达到控制目的，本专利技术技术方案无需电机详细参数，可自行感应并获得最佳效率点参数，避免因环境因素造成控制错误。附图说明图1是本专利技术提供的永磁同步电机的效率提升装置的一种实施例的结构示意图；图2是本专利技术提供的永磁同步电机的效率提升装置的另一种实施例的连接结构示意图；图3是本专利技术提供的永磁同步电机的一种实施例的原理结构图；图4是本专利技术提供的永磁同步电机的效率提升方法的一种实施例的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1，是本专利技术提供的永磁同步电机的效率提升装置的一种实施例的结构示意图。如图1所示，该永磁同步电机的效率提升装置，包括：转速控制器70、微处理器95、测量元件56、半导体开关52、逆变器43、电机40和负载48。其中，微处理器95分别与转速控制器70、测量元件56、半导体开关52、逆变器43连接。半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机的效率提升装置，其特征在于，包括：转速控制器、微处理器、测量元件、半导体开关、逆变器、电机和负载；其中，所述微处理器分别与所述转速控制器、所述测量元件、所述半导体开关、所述逆变器连接；所述半导体开关分别与所述测量元件、所述逆变器连接；所述电机分别与所述逆变器、所述负载连接；所述微处理器用于根据所述测量元件输入的电流信号和所述转速控制器输入的转速信号，计算出在效率最优情况下的相位角和运行电压，并向所述逆变器输出所述相位角和运行电压，以供所述逆变器驱动所述电机工作。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机的效率提升装置，其特征在于，包括：转速控制器、微处理器、测量元件、半导体开关、逆变器、电机和负载；其中，所述微处理器分别与所述转速控制器、所述测量元件、所述半导体开关、所述逆变器连接；所述半导体开关分别与所述测量元件、所述逆变器连接；所述电机分别与所述逆变器、所述负载连接；所述微处理器用于根据所述测量元件输入的电流信号和所述转速控制器输入的转速信号，计算出在效率最优情况下的相位角和运行电压，并向所述逆变器输出所述相位角和运行电压，以供所述逆变器驱动所述电机工作；所述微处理器包括：磁场定向组件(42)、第一求和单元(72)、第一积分器(74)、第一传感器(76)、电机转换开关(78)、第二求和单元(80)、信号开关(82)、第二积分器(84)、倍增器(86)、第二传感器(88)、决策单元(90)、差分元件(92)和第三积分器(94)；其中，所述磁场定向组件(42)的电压输入端(60)与所述电机转换开关(78)的输出端连接，所述磁场定向组件(42)的β角信号输入端(62)与所述第三积分器(94)的输出端连接；所述第一积分器(74)的输入端与所述第一求和单元(72)的输出端连接，所述第一积分器(74)的输出端分别与第一求和单元(72)的负向输入端、所述第一传感器(76)的输入端、所述第二传感器(88)的输入端、第三积分器(94)的输入端连接；所述第一传感器(76)的输出端分别与所述电机转换开关(78)的第一输入端、所述第二求和单元(80)的正向输入端连接；所述第二求和单元(80)的输出端与所述电机转换开关(78)的第二输入端连接；所述第二求和单元(80)的第一负向输入端与所述信号开关(82)的输出端连接；所述第二求和单元(80)的第二负向输入端与所述第二积分器(84)的输出端连接；所述信号开关(82)的第一输入端与0信号输入端连接；所述信号开关(82)的第二输入端与1信号输入端连接；所述第二积分器(84)的输入端与所述倍增...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁杰，谢丹，郝境津，
申请(专利权)人：广州智光节能有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44