公开了一种估计同步磁阻电机启动时的转子角度和速度的方法及设备。一种估计同步磁阻电机的转子角度的方法，其中，电机包括定子和转子。首先，确定定子通量和定子电流。从定子通量计算出定子参考系中的两个正交定子通量分量。从定子电流计算出定子参考系中的两个正交定子电流分量。然后使用已知的转子直轴电感分量或转子交轴电感分量、定子通量分量以及定子电流分量计算出转子定向矢量。基于转子定向矢量来估计转子定向。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及同步电机，并且涉及估计同步磁阻电机启动时的转子角度。
技术介绍
同步电机是包括有转子和定子的交流(AC)电机，其特征是转子以与定子频率同步的方式旋转。同步电机有两种主要类型无励磁的和直流励磁的。磁阻电机属于前一组。在启动同步电机之前，通常必须知道电机转子的初始角度和速度。例如能够通过使用位置传感器来检测初始角度和速度。然而，位置传感器给系统增加了成本和不可靠性。因此，还开发了无位置传感器控制方法。 在无位置传感器控制中，通常在每次启动时都必须对速度和角度进行检测。传统上，利用直流(dc)磁化(DC旋转法)来强加初始角度，或者，在凸极电机的情况下，用信号注入法(AC注入法)来检测初始角度。这两种方法都可用于同步磁阻电机(SYRM)的启动过程中。与以上方法相关联的问题是尽管已提出信号注入方法也用于检测旋转的转子的转子速度和角度，然而以上方法仅能用于静止状态下的转子。被设计为利用永磁同步电机(PMSM)的旋转的转子进行同步的启动方法通常基于对旋转的永磁体通量的反电势(back-EMF)电压的确定，但是在SYRM中不存在这种通量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种方法以及用于实施该方法的设备，以便解决以上的问题。本专利技术的目的是由特征为独立权利要求中所陈述的内容的方法和设备来实现的。在从属权利要求中公开了本专利技术的优选实施例。可以通过使用对转子的凸极加以利用的数学电机模型来确定SYRM的转子的角度和速度。需要提前知道转子的凸极。转子可以是旋转着的或者是静止的。在已知直轴(d轴)电感和/或交轴(q轴)电感的情况下，假设电机中有定子通量，则可以从SYRM的计算电压和电流模型中导出转子位置。本公开的方法和布置的优点是旋转的或者静止的转子仅需要一个启动过程。另一个优点是与AC注入法或DC旋转法相比，本方法在显著更短的时间段内启动了电机。所提出的方法用于检测角度和速度的估计持续时间可以小于20ms。典型的AC注入法需要100ms。DC旋转法可能要用几秒来完成。在启动过程之后，d轴被磁化而控制在运行。由于在除d轴方向以外的方向上通量小，所以本方法不影响电机的旋转速度。因此，启动是平稳的。附图说明以下将参照附图借助于优选实施例对本公开进行更详细的描述，在附图中图la、图Ib和图Ic示出了 d轴定向的转子定向矢量和定子电流的根据转子角度的轨迹；图2示出了适于估计同步磁阻电机的转子速度的PLL的简图；图3示出了可以应用本公开的方法的布置。具体实施例方式在如永磁电机和感应电机的电机类型中，转子通量分量不会是可根据定子电压积分明确地确定的。在SYRM中没有永磁体通量，因此定子通量和定子电流通过转子坐标系中的电感关系彼此直接约束。转子坐标系中的电感由两个分量表不d轴电感分量Ld和q轴电感分量Lq。这两个参数之间的差是磁阻电机的操作的基础。如果所述电感分量中的至少一个是已知的，那么即使在启动时也可以对同步磁阻 电机的转子定向(rotor orientation)进行估计。首先感生初始定子通量。然后确定定子通量和定子电流的值。然后，基于定子通量、定子电流和已知的转子电感分量，可以形成对转子定向的第一估计。可以从定子通量^^与电感分量Lq和定子电流&的乘积之间的差计算出直轴定向的转子定向矢量&，如下^d=±{￥s-Lqh)(I)等式I中的土符号表示涉及同一极的两种不同的转子定向。总体上，由于缺少永磁体感生的通量，所以在这些定向之间没有差别，因此在一些实施例中可以将符号省略。类似地，可以使用另一个电感分量Ld来计算交轴定向的转子定向矢量& ,如下^q=±{￥s-Ldis)(2)在一些实施例中，可以基于等式I或等式2中的定向矢量来形成第一估计。然后可以基于该第一估计来确定转子定向。估计出的转子定向还可以以角度的形式表示。等式I和等式2的矢量可以用来估计转子定向角度，然后该转子定向角度可以用作第一估计。例如，可以基于定向矢量&或&的X分量和y分量之间的比率来确定第一估计，如下Oest = arctan 4+ — ±—(3) 22 ⑶其中，0est是估计出的转子定向角度，0!￡和0y是定向矢量的X分量和y分量。土符号表示涉及同一极的两种不同的转子定向角度。如果两个电感分量都是已知的，则还可以基于定子通量、定子电流和另一个已知的转子电感分量来形成对转子定向的第二估计。第二估计可以由定向矢量或例如使用等式3所计算出的角度来表示。可以基于第一估计和第二估计来估计转子定向。可以形成第一估计和第二估计以使得这些估计具有同一定向，并可以将这些估计一起用于估计转子定向。例如，通过将等式2的交轴定向的矢量旋转90度，可以形成直轴定向的矢量。然后可以例如通过将两个定向矢量相加起来而使用这两个矢量对转子定向进行估计。可替换地，还可以使用两个估计出的定向角度之和。接下来公开一种用于实施本公开的方法的方式。在确定了定子通量和定子电流之后，从定子通量计算出定子参考系中的两个正交定子通量分量，并从定子电流计算出定子参考系中的两个正交定子电流分量。然后，基于定子通量分量、定子电流分量和已知的转子电感分量形成对转子定向的第一估计，并基于定子通量分量、定子电流分量和另一个已知的转子电感分量形成对转子定向的第二估计。例如通过使用等式I和等式2，可以计算出两个转子定向矢量第一转子定向矢量(^二以及第二转子定向矢量，如下本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.02.22 EP 11155280.81.一种估计同步磁阻电机在启动时的转子定向的方法，所述电机包括定子和转子，其中，所述转子在转子坐标系中的电感由如下两个转子电感分量表示转子交轴电感分量(Lq)和转子直轴电感分量(Ld)，并且所述转子电感分量中的至少一个是已知的，其中，所述方法包括下述步骤 感生定子通量， 确定所述定子通量和定子电流， 基于所述定子通量、所述定子电流和已知的转子电感分量来形成对所述转子定向的第一估计， 基于所述第一估计来确定所述转子定向。2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述方法还包括 设定定子控制基准的值， 基于所述定子控制基准来感生所述定子通量， 更新所述定子控制基准，使得所述定子通量遵循所确定的转子定向。3.根据权利要求I或2所述的方法，其中，所述两个转子电感分量都是已知的，并且确定所述转子定向包括 基于所述定子通量、所述定子电流和另一个已知的转子电感分量来形成对所述转子定向的第二估计， 基于所述第一估计和所述第二估计来确定所述转子定向。4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述转子定向包括 基于所述转子电感分量之间的比率来确定校正参数的值，以及 使用所述校正参数来校正定向矢量的长度。5.根据权利要求I至4中任一项所述的方法，其中，形成对所述转子定向的第一估计包括 根据所述定子通量与已知的电感分量和所述定子电流的乘...
【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂·韦亚宁，
申请(专利权)人：ABB公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。