專利名稱：永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的檢測裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過矢量控制來控制電機(jī)的設(shè)備或方法領(lǐng)域，具體為一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的檢測裝置及其使用方法。
背景技術(shù)：
永磁同步電機(jī)由于具有功率密度大，效率高等優(yōu)點(diǎn)，在很多工業(yè)控制場合中得到了廣泛應(yīng)用。永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用場合中，通常需要在電機(jī)上安裝價格比較昂貴的絕對式編碼器或者旋轉(zhuǎn)變壓器等位置傳感器，用于獲取轉(zhuǎn)子磁極的絕對位置信息?，F(xiàn)有的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法分傳感器法和無傳感器法兩大類。傳感器法主要有:旋轉(zhuǎn)變壓器法、絕對式光電編碼器法、電機(jī)內(nèi)置位置傳感器法；無傳感器法主要有:高次諧波注入法、基于觀測器的位置檢測法。傳感器法使用簡單，但是安裝復(fù)雜，成本高；而無傳感器法算法較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)困難。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種的結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、檢測精確的矢量控制電機(jī)的設(shè)備和方法，本發(fā)明公開了一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的檢測裝置及其使用方法。隨著永磁同步電機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，為了進(jìn)一步降低永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的成本，希望采用比較廉價的增量式編碼器來檢查位置信息，或者采用無位置傳感器技術(shù)。然而，這兩種方案都需要解決一個重要的問題，即必須在電機(jī)運(yùn)行之前對轉(zhuǎn)子初始位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，只有得到比較準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子初始位置信息之后，才能有效的采用矢量控制或者直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)來控制電機(jī)起動運(yùn)行，因?yàn)橛来磐诫姍C(jī)驅(qū)動系統(tǒng)通常采用矢量控制，矢量控制是利用從靜止坐標(biāo)系到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間的變化，實(shí)現(xiàn)定子電流中勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量的解耦，從而使永磁同步電機(jī)能像直流電機(jī)那樣分別對磁通和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行獨(dú)立控制。永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測是矢量控制解耦的必要條件，只有準(zhǔn)確知道轉(zhuǎn)子位置，才可以按照矢量坐標(biāo)變化的要求，將永磁同步電機(jī)等效成dq坐標(biāo)系上的等效模型。轉(zhuǎn)子初始位置的檢測，是第一次施加定子電流矢量的基礎(chǔ)。根據(jù)矢量控制的原則，若轉(zhuǎn)子位置檢測準(zhǔn)確無偏差，那定子電流矢量所產(chǎn)生的磁勢將與轉(zhuǎn)子磁勢剛好成90度直角關(guān)系，此時，兩者的作用力最大，即定子電流矢量被充分利用。若轉(zhuǎn)子位置檢測不準(zhǔn)確或者偏差很大時，則可能會造成兩種磁勢間作用力偏小甚至作用力方向與預(yù)先設(shè)定相反等情況，導(dǎo)致起動失敗?？傊?，永磁同步電機(jī)要正常起動并運(yùn)行，必須在電機(jī)定子三相繞組上施加正確的電流，產(chǎn)生相應(yīng)的空間矢量磁勢，與轉(zhuǎn)子磁場相互作用，以驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子初始位置檢測準(zhǔn)確與否將關(guān)系到定子三相繞組上施加的電流是否正確，以及是否最佳。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案達(dá)到發(fā)明目的:
一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的檢測裝置，包括微處理器、電流傳感器、開關(guān)管和二極管，其特征是:開關(guān)管和二極管各有六個，開關(guān)管甲的集電極依次和二極管甲的負(fù)極、開關(guān)管丙的集電極、二極管丙的負(fù)極、開關(guān)管戊的集電極和二極管戊的負(fù)極連接，開關(guān)管甲的發(fā)射極分別連接二極管甲的正極、二極管乙的負(fù)極和開關(guān)管乙的集電極，開關(guān)管丙的發(fā)射極分別連接二極管丙的正極、二極管丁的負(fù)極和開關(guān)管丁的集電極，開關(guān)管戊的發(fā)射極分別連接二極管戊的正極、二極管己的負(fù)極和開關(guān)管己的集電極，開關(guān)管乙的發(fā)射極依次和二極管乙的正極、開關(guān)管丁的發(fā)射極、二極管丁的正極、開關(guān)管己的發(fā)射極、二極管己的正極連接和接地端連接，開關(guān)管甲的發(fā)射極連接電機(jī)三相交流電的A相輸入端，開關(guān)管丙的發(fā)射極連接電機(jī)三相交流電的B相輸入端，開關(guān)管戊的發(fā)射極連接電機(jī)三相交流電的C相輸入端，電機(jī)三相交流電的A相輸出端、B相輸出端和C相輸出端分別連接一個電流傳感器，三個電流傳感器都和微處理器連接，以A相為零相位，B相滯后A相2 π /3，C相滯后A相4 η /3。所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的檢測裝置，其特征是:微處理器選用數(shù)字信號處理器或單片機(jī)。所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的檢測裝置的使用方法，其特征是:按如下步驟依次進(jìn)行:
a.按順序?qū)﹂_關(guān)管甲、開關(guān)管丙和開關(guān)管戊進(jìn)行導(dǎo)通和關(guān)閉，順序如下表所示，對開關(guān)管導(dǎo)通通過向開關(guān)管的集電極施加正向或負(fù)向的脈沖電壓實(shí)現(xiàn):
權(quán)利要求
1.一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的檢測裝置，包括微處理器(I)、電流傳感器(2)、開關(guān)管和二極管，其特征是:開關(guān)管和二極管各有六個， 開關(guān)管甲(31)的集電極依次和二極管甲(41)的負(fù)極、開關(guān)管丙(33)的集電極、二極管丙(43)的負(fù)極、開關(guān)管戊(35)的集電極和二極管戊(45)的負(fù)極連接， 開關(guān)管甲(31)的發(fā)射極分別連接二極管甲(41)的正極、二極管乙(42)的負(fù)極和開關(guān)管乙(32)的集電極， 開關(guān)管丙(35)的發(fā)射極分別連接二極管丙(43)的正極、二極管丁(44)的負(fù)極和開關(guān)管丁(34)的集電極， 開關(guān)管戊(35)的發(fā)射極分別連接二極管戊(45)的正極、二極管己(46)的負(fù)極和開關(guān)管己(36)的集電極， 開關(guān)管乙(32)的發(fā)射極依次和二極管乙(42)的正極、開關(guān)管丁(34)的發(fā)射極、二極管丁(44)的正極、開關(guān)管己(36)的發(fā)射極、二極管己(46)的正極連接和接地端連接， 開關(guān)管甲(31)的發(fā)射極連接電機(jī)(10)三相交流電的A相輸入端，開關(guān)管丙(35)的發(fā)射極連接電機(jī)(10)三相交流電的B相輸入端，開關(guān)管戊(35)的發(fā)射極連接電機(jī)(10)三相交流電的C相輸入端，電機(jī)(10)三相交流電的A相輸出端、B相輸出端和C相輸出端分別連接一個電流傳感器(2)，三個電流傳感器(2)都和微處理器(I)連接，以A相為零相位，B相滯后A相2 π /3，C相滯后A相4 π /3。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的檢測裝置，其特征是:微處理器(1)選用數(shù)字信號處理器或單片機(jī)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的檢測裝置的使用方法，其特征是:按如下步驟依次進(jìn)行: a.按順序?qū)﹂_關(guān)管甲(31)、開關(guān)管丙(33)和開關(guān)管戊(35)進(jìn)行導(dǎo)通和關(guān)閉，順序如下表所示，對開關(guān)管導(dǎo)通通過向開關(guān)管的集電極施加正向或負(fù)向的脈沖電壓實(shí)現(xiàn):
4.如權(quán)利要求3所述的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的檢測裝置的使用方法，其特征是:第c步中微處理器(1)對tan Θ的值作反正切計(jì)算時采用在微處理器(1)內(nèi)存貯反正切表進(jìn)行計(jì)算。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過矢量控制來控制電機(jī)的設(shè)備或方法領(lǐng)域，具體為一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的檢測裝置及其使用方法。一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的檢測裝置，包括微處理器(1)、電流傳感器(2)、開關(guān)管和二極管，其特征是開關(guān)管甲(31)的集電極依次和二極管甲(41)的負(fù)極、開關(guān)管丙(33)的集電極、二極管丙(43)的負(fù)極、開關(guān)管戊(35)的集電極和二極管戊(45)的負(fù)極連接，一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的檢測裝置的使用方法，其特征是按如下步驟依次進(jìn)行a.對開關(guān)管進(jìn)行導(dǎo)通和關(guān)閉，b.設(shè)參數(shù)，c.在微處理器(1)中進(jìn)行計(jì)算。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，檢測精確，適應(yīng)性強(qiáng)。
文檔編號H02P21/14GK103178768SQ20111044163
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者雷小軍, 趙雪連, 徐性怡 申請人:上海大郡動力控制技術(shù)有限公司