永磁同步电机初始定位方法技术

本发明专利技术提供永磁同步电机初始定位方法，包括步骤：增设旋转变压器、旋变-数字转换模块和电平转换模块，旋转变压器的定子绕组和转子绕组分别固定在永磁同步电机的定子和转子上；定子绕组包括初级绕组和次级绕组，旋变-数字转换模块给初级绕组提供励磁信号，并将次级绕组输出的包络线信号转变为绝对角度信号；旋变-数字转换模块通过电平转换模块与系统主处理器通信；系统首次上电，转子停在0角度位置，主处理器获得电机初始角A0；继而永磁同步电机闭环矢量运行，主处理器获得电机绝对角Ax，永磁同步电机的转子位置角θ=Ax-A0；系统每次断电，将当前的转子位置角进行存储，再次上电时作为电机初始角。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变频调速系统，具体为基于旋转变压器的。
技术介绍
对永磁同步电机进行伺服控制时，控制器控制定子三相电流合成磁场的矢量方向。为了有效控制定子磁场矢量，需要对转子位置进行精确测量。通常经济有效的方法是: 在电机转子上安装增量式编码器，用编码器输出脉冲数量来表征转子位置变化。该方法中， 控制器需要先得知转子的初始位置，再根据编码器送来的AB脉冲才能确定转子旋转的方向和已转过的角度。在系统首次上电时，电机转子的绝对位置是不确定的。因此只能让电机先转起来，当检测到Z信号时，才能给电机转子位置准确定位，进行矢量控制。这种方法的弊端是控制器每次重新上电时都要对电机转子初始位置进行辩识。而且每次辩识初始角时，电机可能要转过360。才能寻找到零点，对电机准确定位。在某些场合，如电动汽车上是不允许这么做的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种，能够避免每次上电都要重新辨识初始角的麻烦。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为， 其特征在于它包括以下步骤增设旋转变压器、旋变-数字转换模块和电平转换模块，其中旋转变压器包括定子绕组和转子绕组，分别固定在永磁同步电机的定子和转子上；定子绕组包括初级绕组和次级绕组，旋变-数字转换模块通过差分放大器给初级绕组提供励磁信号，并将次级绕组输出的包络线信号转变为绝对角度信号；旋变-数字转换模块通过电平转换模块与系统主处理器通信传输绝对角度信号；当系统首次上电时，使得转子停在O角度位置，系统主处理器获得的绝对角度信号即为电机初始角Atl，并进行存储； 继而使得永磁同步电机闭环矢量运行，系统主处理器获得的绝对角度信号即为电机绝对角Ax，永磁同步电机的转子位置角Θ =Ax-A0 ；系统每次断电时，将当前的转子位置角进行存储，再次上电时作为电机初始角用于计算转子位置角。按上述方案，获得电机初始角A0时，利用直流制动的方法使转子停到与A相轴线重合的位置，即O角度位置。按上述方案，安装好旋转变压器、旋变-数字转换模块和电平转换模块后，使得电机在VF控制模式下运转，并记录获得的绝对角度信号，若绝对角度信号平滑连续，则表明该信号有效。本专利技术的工作原理为当旋转变压器转子随电机同步旋转时，在初级励磁绕组上外加交流励磁电压，次极输出绕组中便会产生感应电动势，大小为励磁与转子旋转角正余弦的乘积。设i力旋转变压器定子侧绕组轴线与电机定子A相轴线的交角，旋转变压器定子安装到电机端盖上后，A即被固定；设％为旋转变压器转子侧绕组轴线与电机转子V轴的交角，当旋转变 压器转子安装到电机转子轴上后，^即被固定；设6为电机定子A相轴线与电机转子d轴的交角，即电机位置角 人为旋转变压器定子轴线与旋转变压器转子轴线的交角，即绝对角度，可以通过旋变-数字转换模块根据旋转变压器得到，并由系统主处理器获得。可以看到，电机位置角可以表示为4 = 4-( + ),由于A可以通过旋变-数字转换模块得到，为了能求出电机位置角P还需要测出( + )的值。为此，只要在电机位置角5 = 0时，通过旋变-数字转换模块得到此时的绝对角度即可。本专利技术的有益效果为I、本专利技术将旋转变压器的特性运用到电机上，使得电机转子的旋转角度与旋转变压器同步，通过获得旋转变压器的旋转角度来得知电机转子的位置角，并且在每次断电时将当前位置角保存，用于下一次位置角的计算，因此仅需在首次上电时需要计算初始角，从而避免了每次上电都要重新辨识初始角的麻烦。2、在获得电机初始角Atl时利用直流制动的方法，直接利用软件反推出控制电压， 无需增加其它硬件设备。3、通过在VF控制模式对绝对角度信号进行检测，以保证各硬件是否连接正确、解码是否成功。4、本方法涉及的硬件结构简单、常规，可在原有的系统中进行改进，操作方便。附图说明图1为旋转变压器的工作原理图。图2为旋变-数字转换模块外围功能电路图。图3为旋变-数字转换模块与DSP的接线图。图4为电机转子位置角与绝对角度的关系图。图5为直流制动构架图。具体实施方式图1为旋转变压器的工作原理图，旋转变压器的初级励磁绕组(R1-R2)和二相正交的次极感应绕组(S1-S3S第一次级感应绕组，S2-S4为第二次级感应绕组)同在定子侧。转子侧则是与初级绕组和次极绕组磁通耦合的绕组线圈。当旋转变压器转子随电机同步旋转时，在初级励磁绕组上外加交流励磁电压，次极输出绕组中便会产生感应电动势，大小为励磁与转子旋转角正余弦的乘积。旋转变压器输入输出关系如下eR1-Rz = E0SinWt(1)，Es.-s, = kERi_R；sin8(2)，E5l-S4 = IcEr1-H2 cos0⑶，式中E0 -励磁最大幅值；EA-h -初级励磁绕组励磁电压-励磁角频率；bS1-S1-第一次级感应绕组励磁电压；-第二次级感应绕组励磁电压；k_旋转变压器变比汩-转子旋转角度，即转子的位置角。，包括以下步骤一、增设旋转变压器、旋变-数字转换模块和电平转换模块，其中旋转变压器包括定子绕组和转子绕组，分别固定在永磁同步电机的定子和转子上；定子绕组包括初级绕组和次级绕组，旋变-数字转换模块通过差分放大器给初级绕组提供励磁信号，并将次级绕组输出的包络线信号转变为绝对角度信号，其电路图如图2所示；旋变-数字转换模块通过电平转换模块与系统主处理器通信传输绝对角度信号，其电路图如图3所示。本实施例中，选用的旋变-数字转换模块为AD2S1200芯片，其主要工作特性和参数是(I) 5V单电源供电；(2)输出12位绝对位置信息和带符号位的11位速度信息；(3) 具有串行通信接口和并行通信借口 ；(4)励磁频率为10ΚΗΖ，12ΚΗΖ，15ΚΗΖ，20ΚΗΖ可编程。 本系统采用ISE70-30D08型旋转变压器，它所需的激磁电压为3-7V(有效值)。初次级电压比为O. 286，而AD2S1200输出的励磁信号峰-峰值为8. 2V，接收的正余弦信号峰-峰值为 (3. 6± 10%)V，所以励磁电压信号从图2所示AD2S1200的EXC+和EXC-输出，经过差分放大器后电压峰-峰值变为8. 2*1. 575=12. 9V，该电压作为旋转变压器的初级励磁电压，次极输出电压的峰-峰值为Upp=12. 9*0. 286=3. 69V。旋转变压器次极输出信号％ , , 和％ 经滤波电路后直接进入AD2S1200的SIN，SINL0，C0S，COSLO四个管脚。功能电路图如图2。 AD2S1200被设置成串行输出模式，与系统的主CPU (TMS320F28335)通信。由电平转换芯片 ADG3308BRUZ实现AD2S1200输出的5V电平到DSP输入3. 3V电平之间的转换。安装好旋转变压器、旋变-数字转换模块和电平转换模块后，使得电机在VF控制模式下运转，并记录获得的绝对角度信号，若绝对角度信号平滑连续，说明此处旋变解码芯片解码成功，表明该信号有效。二、当系统首次上电时，利用直流制动的方法使得转子停在O角度位置，系统主处理器获得的绝对角度信号即为电机初始角Atl，并进行存储；继而使得永磁同步电机闭环矢量运行，系统主处理器获得的绝对角度信号即为电机绝对角Ax，永磁同步电机的转子位置角 Q =Ax-A0。旋转变压器初始定位的主要目的是获得在电机位置角为O度时对应的编码器绝对本文档来自技高网...

【技术保护点】
永磁同步电机初始定位方法，其特征在于：它包括以下步骤：增设旋转变压器、旋变?数字转换模块和电平转换模块，其中：旋转变压器包括定子绕组和转子绕组，分别固定在永磁同步电机的定子和转子上；定子绕组包括初级绕组和次级绕组，旋变?数字转换模块通过差分放大器给初级绕组提供励磁信号，并将次级绕组输出的包络线信号转变为绝对角度信号；旋变?数字转换模块通过电平转换模块与系统主处理器通信传输绝对角度信号；当系统首次上电时，使得转子停在0角度位置，系统主处理器获得的绝对角度信号即为电机初始角A0，并进行存储；继而使得永磁同步电机闭环矢量运行，系统主处理器获得的绝对角度信号即为电机绝对角Ax，永磁同步电机的转子位置角θ=Ax?A0；系统每次断电时，将当前的转子位置角进行存储，再次上电时作为电机初始角用于计算转子位置角。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晖，王胜勇，卢家斌，王国强，唐文秀，王傲能，
申请(专利权)人：中冶南方武汉自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：