永磁电动机启动制造技术

本发明专利技术涉及永磁电动机启动。提供了用于永磁交流（ＡＣ）电动机的启动的方法和装置。该方法包括如下步骤：检测该永磁交流电动机的启动；在检测到该永磁交流电动机的启动时检测该永磁交流电动机的机械振荡；和，响应于检测到启动时的永磁交流电动机的机械振荡的检测，抑制该永磁交流电动机的机械振荡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及电动机系统，尤其涉及用于电动机系统中永 磁交流(AC)电动机的无传感器启动的方法和装置。
技术介绍
根据基于电压和电流而不使用转子位置或速度传感器来估 算转子位置的常规算法(即根椐"无传感器算法，，)，在永磁交流(AC) 电动才几的启动加速期间，电流矢量位置净皮迫随着固定廓线(fixed profile) 而增加，并且希望该电动机的转子位置落后于该电流矢量位置，同时电 流幅值被控制为恒定的。如果在启动程序期间需要大的负载转矩，就要 将电流设的足够高从而产生所需的启动转矩，而在轻负载状态下，电流 引起电流矢量和电动机中转子位置之间的角度差的瞬时振荡。这些瞬时 振荡在永磁交流电动才几的启动期间在该电动机中产生不希望的机械振 荡。因此，希望提供减少机械振荡的用于电动机系统中永磁交流 电动机启动的方法和装置。另外，希望防止永磁交流电动机无传感器启 动期间的电流过冲。此外，结合附图和上述
及
技术介绍
，根据 随后的详细说明和所附的权利要求，本专利技术的其它合乎需要的部件和特 征是显而易见的。
技术实现思路
提供一种用于永;兹交流(AC)电动冲几启动的方法。该方法 包括如下步骤检测永磁交流电动机的启动；在^r测到永;兹交流电动机 的启动时，检测该永》兹交流电动机的积d成振荡；和，响应于一佥测到启动 时永磁交流电动机机械振荡的检测，抑制永磁交流电动机的机械振荡。另外，提供一种产生用于永磁交流电动机控制的转矩指令电 流的控制器。该控制器包括电流脉动检测器、启动转矩指令模块、转矩 至电流转换器和启动开关控制器。该电流脉动检测器检测永磁交流电动 才几定子电流中的电流"永动并响应于此产生电流^K动4言号。该启动转矩指7令模块耦合到电流脉动检测器并响应于电流脉动信号改变预定的启动 转矩指令从而产生转矩指令。该转矩至电流转换器将转矩指令转换为转矩指令电流，在永磁交流电动机启动之后，在永磁交流电动机的转速小 于预定速度时，该启动开关控制器使启动转矩指令才莫块与转矩至电流转 换器相联。此外，提供一电动才几系统，该电动才几系统包括永石兹交流电动 机、场定向控制器和控制器。场定向控制器耦合到永磁交流电动机用来 改变供给到该永磁交流电动机的相电流，从而提供电控制。控制器耦合 到该相电流并且包括电流脉动^r测器、启动转矩指令才莫块、转矩至电流 转换器和启动开关控制器。该电流脉动检测器检测永磁交流电动机相电 流中的电流力永动并响应于此产生电流力永动信号。该启动转矩指令沖莫块摔禺 合到电流脉动检测器，用于响应于电流脉动信号改变预定的启动转矩指 令从而产生转矩指令。然后，转矩至电流转换器将转矩指令转换为转矩 指令电流。在永磁交流电动才几启动之后，在^r测到的7Jc磁交流电动才几转 速小于预定速度时，该启动开关控制器使启动转矩指令^^莫块与转矩至电 流转换器相联。该场定向控制器进一步耦合到转矩至电流转换器，用于 响应于脉冲宽度调制的电流来改变用于永磁交流电动机控制的相电流， 该脉冲宽度调制电流是响应于转矩指令电流而产生的。附图说明在下文中将结合附图来描述本专利技术，其中相同的附图标记表 示相同的元件，并且图1,包括图1A、图1B和图1C，图示了电动机系统运行状态 的矢量图；图2图示了根据本专利技术 一 个实施例的电动机系统的方框图；图3图示了根据本专利技术一个实施例的图2所示电动机系统中 的电流脉动检测器的方框图；图4,包括图4A和图4B，图示了根据本专利技术的实施例、既不 利用转矩阻尼也不利用速度阻尼的电动机系统的启动响应图形；图5，包括图5A和图5B,图示了根据本专利技术的实施例、利用 转矩阻尼的电动机系统的启动响应图形；图6，包括图6A和图6B,图示了根据本专利技术的实施例、利用速度阻尼的电动机系统的启动响应图形；图7，包括图？A和图:7B,图示了根据本专利技术的实施例、利用 转矩阻尼和速度阻尼的图2所示电动冲几系统的启动响应图形；和图8，包括8A和图8B,图示了根据本专利技术实施例的没有转矩 和速度阻尼的电动机系统的电流响应图形(图8A)和根据本专利技术实施例 的带有转矩和速度阻尼的图2所示电动机系统的电流响应图形(图8B)。具体实施例方式接下来的详细说明在本质上仅仅是示例性并没有打算限制 专利技术或本专利技术的应用和使用。此外，没有意图通过存在于在前技术领 域、
技术介绍
、
技术实现思路
或接下来的详细说明中的任何明示或暗示的理 论进行约束。没有轴传感器的永磁交流(AC)电动机(PMAC)的振荡响 应是众所周知的，假设在无传感器启动程序中恒定的电流矢量转动，所 述振荡响应的机械性能以等式(1 )建模人,^《+夂4《+ 7^^/,sin(《-《) (1 )其中Jm是电动机惯量，Bm是摩擦系数，Tl是(恒定的)负载转矩， KT是PMAC的转矩常数，is是电动机电流的幅值，0r是转子位置，&是定 子电流矢量的角坐标。在根据最常见的启动算法的启动加速期间，电流 矢量位置G^皮迫随着固定廓线而增加，并且电流幅值ls被控制为恒定。因 此，期望转子位置0r落后于定子电流角。转子位置er与电流矢量位置ee具有如等式(2)所示的关系，电动机电流的振幅如等式(3)所示地进行定义。《《+ A + 5 ( 2 )(3)其中S是位差的小信号部分，A定义了电流矢量和转子位置之间的平 均位差。Is是平均电流幅值， 意味着小信号电流变量。如果在启动程 序中存在所需的大负载转矩，那么Is应被设为产生足够的启动转矩并且△ 趋向于接近+兀/2。在轻负载状态下，A收敛于零。位差的小信号部分5 表示电流矢量和转子位置之间的角度差的瞬时振荡。因此，假设位差的小信号部分M艮小，等式(1)可近似于等式(4)所示。<formula>formula see original document page 10</formula>等式(4)右侧的第一项表示启动期间加速转矩，第二和笫三 项与振荡响应有关。在稳定状态下，启动期间的振荡通过省略等式(4) 中右侧的第一项如等式(5)所示建模。<formula>formula see original document page 10</formula>在等式(5)中，机械振荡是由电流变化激发的并且振荡的固有频率是由惯量Jm和平均电流确定的。当机械摩擦相对于惯量Jm变得更小时，等式(5)所表示的机械系统趋向于更易振荡。该机械振荡还可 以激发电动机电流的振荡。因此，PMAC电动机的电路方程可以等式(6) 所示的复数形式近似表示，忽略电动机阻抗的影响。 <formula>formula see original document page 10</formula> (6 )其中Vs是电动机电压，Ls是定子感应系数，rs是定子电阻，屮f是永 磁铁产生的磁通量，Nr是电动机转速，j代表复数的虚数单位，—代表复 数矢量。参考图1A,描述的是处于常规PMAC电动机稳定状态(即当5 =0和^ = 0时)的矢量图100。图1B和图1C分别描述了处于PMAC电动机 非稳定状态的矢量图120和130。矢量E 102表示磁通量产生的反电动势 (BEMF),其比通量位置矢量104提前90。。根据等式(6),电动机电 流矢量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于永磁交流电动机启动的方法，包括如下步骤：　检测该永磁交流电动机的启动；　在检测到该永磁交流电动机的启动时检测该永磁交流电动机的机械振荡；和　响应于当检测到启动时该永磁交流电动机的机械振荡的检测，抑制该永磁交流电动机 的机械振荡。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：YC森，BH裴，M米拉尼，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]