一种永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置制造方法及图纸

一种永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置，属于电机转子初始位置的检测方法及装置。当定子绕组Ａ相轴线的电角度为０时，利用系统控制器控制功率变换器输出电角度为θ的脉振电压信号；电流传感器检测定子Ａ、Ｂ、Ｃ三相电流，反馈到控制器；系统控制器将三相电流采样值以θ为定向角度进行３ｓ／２ｒ变换，把三相静止坐标系下的电流值变换到两相旋转坐标系即ｄ－ｑ坐标系下，得到定向角度为θ时的ｄ轴和ｑ轴电流值分别为ｉｄ、ｉｑ；当转子位置角与初始输出的电压信号的角度θ存在角度偏差时，ｉｑ值较大。该方法无需编码器，简化了系统的硬件结构，提高了检测的可靠性，对电机空载或者带载起动的工况均适用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电机转子初始位置的检测方法及装置，特别是一种永磁同步电机 的转子初始位置检测方法及装置。
技术介绍
永磁同步电机具有高转矩惯性比、高能量密度和高效率等优点，在近年来应用越 来越广泛。在高性能的永磁同步电动机控制系统中，需准确知道转子所处的位置。由于绝 对位置式位置传感器价格昂贵，在很多永磁同步电机控制系统采用的是增量式编码器，或 者采用无位置传感器控制方法。在这种情况下，如果在电机起动时候初始位置估算得不准 确，会导致电机起动转矩降低甚至可能不能正常起动。目前的转子初始位置检测系统，通常采用带有UVW三相位置判断的增量式编码器 或者旋转高频注入的初始位置判断方法。带有UVW三相位置判断的增量式编码器的初始位 置估计精度不高。而旋转高频注入的方法利用电机的凸极效应，结合转子NS极性的判断得 到转子位置的角度，这种方法对于电流检测回路的要求较高，实现起来有一定难度。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种永磁同步电机的转子初始位置检测方法及装置，解决 带有UVW三相位置判断的增量式编码器的初始位置估计精度不高；旋转高频注入的方法利 用电机的凸极效应，结合转子NS极性的判断得到转子位置的角度，这种方法对于电流检测 回路的要求较高的问题。本专利技术的目的是这样实现的该永磁同步电机转子初始位置包括有检测方法和检 测装置；检测方法如下当定子绕组A相轴线的电角度为0时，利用系统控制器控制功率变换器输出电角 度为θ的脉振电压信号；电流传感器检测定子Α、B、C三相电流，反馈到控制器；系统控制器将三相电流采样值以θ为定向角度进行3s/2r变换，把三相静止坐标 系下的电流值变换到两相旋转坐标系即d_q坐标系下，得到定向角度为θ时的d轴和q轴 电流值分别为id、iq;当转子位置角与初始输出的电压信号的角度θ存在角度偏差时，iq 值较大；Iq的设定方法(l)iq的值超过滞环设定的宽度时a、θ值小于转子位置角度时，id, iq电流是反向的；b、θ值大于转子位置角度时，id, iq电流是同向的；因此可以通过判断dq电流的相位差来决定角度值的变化方向，更快地找到转子 位置。即当id，iq电流反向时，系统控制器输出θ变大的信号；id，iq电流同向时，系统控制器输出θ变小的信号；(2) iq的值在滞环设定的宽度之内时系统控制器输出θ保持不变的信号；系统控制器输出的信号控制功率变换器改变其输出的电压信号的角度值θ，使得 iq的值在滞环设定的宽度之内，此时所加载的脉振电压信号的角度即为转子的角度。检测装置包括定子三相交流电源、三相电源开关、功率变换器、电流传感器、系 统控制器、永磁同步电机，定子三相交流电源通过三相电源开关与功率变换器连接，系统控 制器同时与功率变换器和电流传感器连接，功率变换器与永磁同步电机连接，在功率变换 器与永磁同步电机之间的连线上连接有电流传感器，电流传感器的输出端与系统控制器连 接。有益效果永磁同步机定子绕组与功率变换器相连接，功率变换器通过三相电源 开关连接至定子三相交流电源。电流传感器检测永磁同步电机定子三相电流值；电流传感 器的采样值反馈至系统控制器；系统控制器对iq设置一个定幅值的滞环控制器，根据id， iq的相位关系输出不同的控制信号；当iq的值与0的偏差值大于设定的幅值，那么通过逻 辑比较使得id，iq电流反向时候输出θ增大的控制信号，id, iq电流同向时候输出θ减 小的控制信号；当iq的值与0的偏差值小于设定的幅值，那么滞环控制器输出为0，使得θ 维持当前值。系统控制器的发出的控制信号调节功率变换器输出的脉振电压角度。在定子绕组上加载电角度为θ的脉振电压信号，利用电流互感器测量定子电流 值。系统控制器根据反馈回来的定子三相电流值，发出适当的控制信号使得定子功率变换 器的输出电压角度θ变化。当iq值稳定在设定的环宽内时，此时加载电压的角度θ即为 估计的转子位置电角度值。该方法无需编码器，简化了系统的硬件结构，提高了检测的可靠性，对电机空载或 者带载起动的工况均适用。附图说明图1为加载定子电压电角度小于电机转子位置角度时的向量图。图2为加载定子电压电角度大于电机转子位置角度时的向量图。图3为永磁同步电机转子初始位置检测系统框图。图中1、定子三相交流电源；2、三相电源开关；3、定子功率变换器；4、电流传感 器；5、系统控制器；6、永磁同步电机。具体实施例方式实施例1 该永磁同步电机转子初始位置包括有检测方法和检测装置；检测方法如下当定子绕组A相轴线的电角度为0时，利用系统控制器5控制功率变换器3输出 电角度为θ的脉振电压信号；电流传感器4检测定子Α、B、C三相电流，反馈到控制器5。系统控制器5将三相电流采样值以θ为定向角度进行3s/2r变换，把三相静止坐 标系下的电流值变换到两相旋转坐标系即d_q坐标系下，得到定向角度为θ时的d轴和q 轴电流值分别为id、iq。当转子位置角与初始输出的电压信号的角度θ存在角度偏差时，iq值较大。Iq的设定方法(1) iq的值超过滞环设定的宽度时a、θ值小于转子位置角度时，id, iq电流是反向的；b、θ值大于转子位置角度时，id, iq电流是同向的。因此可以通过判断dq电流的相位差来决定角度值的变化方向，更快地找到转子 位置。即当id，iq电流反向时，系统控制器输出θ变大的信号；id，iq电流同向时，系统控 制器5输出θ变小的信号。(2) iq的值在滞环设定的宽度之内时系统控制器5输出θ保持不变的信号。系统控制器5输出的信号控制功率变换器3改变其输出的电压信号的角度值θ， 使得iq的值在滞环设定的宽度之内，此时所加载的脉振电压信号的角度即为转子的角度。检测装置包括定子三相交流电源1、三相电源开关2、功率变换器3、电流传感器 4、系统控制器5、永磁同步电机6，定子三相交流电源1通过三相电源开关2与功率变换器 3连接，系统控制器5同时与功率变换器3和电流传感器4连接，功率变换器3与永磁同步 电机6连接，在功率变换器3与永磁同步电机6之间的连线上连接有电流传感器4，电流传 感器4的输出端与系统控制器5连接。永磁同步机定子绕组与功率变换器3相连接，功率变换器3通过三相电源开关2 连接至定子三相交流电源1。电流传感器4检测永磁同步电机定子三相电流值。电流传感 器4的采样值反馈至系统控制器5。系统控制器5对iq设置一个定幅值的滞环控制器，根 据id，iq的相位关系输出不同的控制信号。当iq的值与0的偏差值大于设定的幅值，那么 通过逻辑比较使得id，iq电流反向时候输出θ增大的控制信号，id，iq电流同向时候输出 θ减小的控制信号；当iq的值与0的偏差值小于设定的幅值，那么滞环控制器输出为0，使 得θ维持当前值。系统控制器5发出的控制信号输出到功率变换器3，调节功率变换器3 输出的脉振电压角度。本专利技术永磁同步电机的转子初始位置测量方法及装置，在定子绕组上加载电角度 为θ的高频脉振电压信号，利用电流互感器测量定子电流的dq轴分量。系统控制器根据 反馈回来的电流id，iq分量，发出适当的控制信号使得电压加载角度θ变化。当iq值稳 定在设定的环宽内时，此时加载电压的角度θ即为估计的转子位置电角度值。利用凸极永磁同步电机的凸极效应，采用定子注入角度已知的脉振电压信号，观 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机的转子初始位置检测方法，其特征是：检测方法如下：当定子绕组Ａ相轴线的电角度为０时，利用系统控制器控制功率变换器输出电角度为θ的脉振电压信号；电流传感器检测定子Ａ、Ｂ、Ｃ三相电流，反馈到控制器；系统控制器将三相电流采样值以θ为定向角度进行３ｓ／２ｒ变换，把三相静止坐标系下的电流值变换到两相旋转坐标系即ｄ－ｑ坐标系下，得到定向角度为θ时的ｄ轴和ｑ轴电流值分别为ｉｄ、ｉｑ；当转子位置角与初始输出的电压信号的角度θ存在角度偏差时，ｉｑ值较大；Ｉｑ的设定方法：（１）ｉｑ的值超过滞环设定的宽度时：ａ、θ值小于转子位置角度时，ｉｄ，ｉｑ电流是反向的；ｂ、θ值大于转子位置角度时，ｉｄ，ｉｑ电流是同向的；因此可以通过判断ｄｑ电流的相位差来决定角度值的变化方向，更快地找到转子位置。即当ｉｄ，ｉｑ电流反向时，系统控制器输出θ变大的信号；ｉｄ，ｉｑ电流同向时，系统控制器输出θ变小的信号；（２）ｉｑ的值在滞环设定的宽度之内时：系统控制器输出θ保持不变的信号；系统控制器输出的信号控制功率变换器改变其输出的电压信号的角度值θ，使得ｉｑ的值在滞环设定的宽度之内，此时所加载的脉振电压信号的角度即为转子的角度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭国俊，鱼瑞文，张辉，张嘉敏，张晓，
申请(专利权)人：徐州中矿大传动与自动化有限公司，中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：32[]