一種永磁同步電機(jī)功角的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種永磁同步電機(jī)，尤其設(shè)及一種永磁同步電機(jī)功角的檢測(cè)裝置及檢 測(cè)方法，屬于永磁同步電機(jī)控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度高、控制簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，永磁同 步電機(jī)在高性能調(diào)速系統(tǒng)和伺服控制系統(tǒng)等工業(yè)領(lǐng)域中得到了日益廣泛的應(yīng)用。
[0003] 功角的準(zhǔn)確檢測(cè)是永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。功角影響著空間電壓矢量 的選擇，即可能由于觀測(cè)誤差無(wú)法準(zhǔn)確控制定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩。所W，功角的準(zhǔn)確檢測(cè)， 對(duì)于提高永磁同步電機(jī)控制性能有著重要的意義。目前，公知的現(xiàn)有技術(shù)，是通過(guò)各種觀測(cè) 器方法觀測(cè)永磁同步電機(jī)功角，但運(yùn)種方法算法往往非常復(fù)雜，難W實(shí)際應(yīng)用。
[0004] 因此，現(xiàn)有技術(shù)的功角檢測(cè)效果難W滿(mǎn)足永磁同步電機(jī)高性能控制要求。如何實(shí) 時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)永磁同步電機(jī)功角，是現(xiàn)有技術(shù)有待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是為了解決永磁同步電機(jī)閉環(huán)控制中電機(jī)功角難W實(shí)時(shí) 準(zhǔn)確檢測(cè)的問(wèn)題，而提出一種永磁同步電機(jī)功角的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。
[0006] 技術(shù)方案：為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007] 一種永磁同步電機(jī)功角的檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)永磁同步電機(jī)的功角；其特征在于： 包括直流電壓源、=相全橋逆變器和高阻值電阻，其中，所述直流電壓源為=相全橋逆變器 提供電源，且直流電壓源的中點(diǎn)接地；所述=相全橋逆變器連接永磁同步電機(jī)，而永磁同步 電機(jī)的中性點(diǎn)經(jīng)由高阻值電阻接地。
[0008] 上述所述=相全橋逆變器由=條支路并聯(lián)而成，各條支路均包含相互串聯(lián)的兩個(gè)MOS管，且各MOS管均連接有反并聯(lián)二極管，所述=相全橋逆變器的=條支路分別連接永磁 同步電機(jī)的A、B、CS相。
[0009] 上述所述高阻值電阻是指電阻值大于IOOMQ的電阻器件。
[0010] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案是：
[0011] 一種永磁同步電機(jī)功角的檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟：
[0012] (1)將永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)與直流電壓源中點(diǎn)接地，從而永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)的 電壓為0 ;
[0013] 似確定永磁同步電機(jī)A、B、CS相端電壓和相電壓；
[0014] 做檢測(cè)永磁同步電機(jī)4、8、0立相相電流，結(jié)合步驟似相電壓，計(jì)算永磁同步電 機(jī)A、B、CS相相反電勢(shì)；
[0015] (4)對(duì)所述永磁同步電機(jī)A、B、C=相相反電勢(shì)積分得到=相永磁磁鏈，再通過(guò) CLARK變換，將所述=相永磁磁鏈?zhǔn)噶亢铣?，得到永磁同步電機(jī)永磁磁鏈；
[0016] 妨利用立相永磁磁鏈和相電流，計(jì)算得到立相定子磁鏈，再通過(guò)化A服變換，將 前述=相定子磁鏈?zhǔn)噶亢铣桑玫接来磐诫姍C(jī)定子磁鏈；
[0017] (6)采用永磁同步電機(jī)永磁磁鏈和永磁同步電機(jī)定子磁鏈計(jì)算得到永磁同步電機(jī) 功角。
[0018] 所述步驟（2)中，永磁同步電機(jī)A、B、C=相端電壓的確定方法是：首先判斷=相 全橋逆變器工作在導(dǎo)通過(guò)程還是續(xù)流過(guò)程，當(dāng)工作在導(dǎo)通過(guò)程，永磁同步電機(jī)A、B、C=相 端電壓通過(guò)功率管的狀態(tài)確定：若某相的上橋臂功率管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電 壓源幅值的1/2、極性為正，若某相的下橋臂功率管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源 幅值的1/2、極性為負(fù)；當(dāng)工作在續(xù)流過(guò)程，永磁同步電機(jī)A、B、C=相端電壓通過(guò)續(xù)流二極 管的狀態(tài)確定：若某相的上橋臂續(xù)流二極管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的 1/2、極性為正，若某相的下橋臂續(xù)流二極管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的 1/2、極性為負(fù)；其中，所述判斷=相全橋逆變器工作在導(dǎo)通過(guò)程還是續(xù)流過(guò)程的方法是： 檢測(cè)S相全橋逆變器功率管是否全部關(guān)斷，當(dāng)S相全橋逆變器功率管不是全部關(guān)斷時(shí)，貝U 表明S相全橋逆變器處于導(dǎo)通過(guò)程；當(dāng)S相全橋逆變器功率管全部關(guān)斷，則表明S相全橋 逆變器處于續(xù)流過(guò)程。
[0019] 上述所述步驟似中，永磁同步電機(jī)A、B、CS相相電壓的確定方法是：將永磁同 步電機(jī)A、B、CS相端電壓減去中性點(diǎn)的電壓，得到永磁同步電機(jī)相電壓，由于中性點(diǎn)的電 壓為0，故相電壓與端電壓相同。
[0020] 上述所述步驟（3)的詳細(xì)內(nèi)容是：利用電流傳感器檢測(cè)永磁同步電機(jī)A、B、CS相 相電流i。、ib、i。，再結(jié)合步驟似中的A、B、C立相相電壓U。、Ub、U。，根據(jù)下式永磁同步電機(jī) 相電壓平衡方程，計(jì)算得到永磁同步電機(jī)S相相反電勢(shì)e。、6b、e。：
陽(yáng)02引其中，R。、Rb、I?。分別為永磁同步電機(jī)A、B、C立相相電阻，L。、Lb、L。分別為永磁同步 電機(jī)A、B、CS相相電感。
[0023] 上述所述步驟（4)的詳細(xì)內(nèi)容是：對(duì)步驟（3)得到的永磁同步電機(jī)S相相反電勢(shì) 利用下式進(jìn)行積分，得到=相永磁磁鏈4f。、4fb、4f。：
[00巧]再利用下式，通過(guò)CLARK變換，將所述S相永磁磁鏈?zhǔn)噶亢铣?，得到永磁同步電機(jī) 永磁磁鏈4fd、4d:
[0027]上述所述步驟巧）的詳細(xì)內(nèi)容是：利用步驟（4)計(jì)算得到的=相永磁磁鏈4f。、 4fb、4f。和步驟（3)測(cè)得的相電流i。、ib、i。，利用下式計(jì)算得到S相定子磁鏈4s。、4sb、 ^ sc：
[0029] 其中，La、Lb、L。分別為永磁同步電機(jī)A、B、C立相相電感；
[0030] 再利用下式通過(guò)CLA服變換，將前述S相定子磁鏈?zhǔn)噶亢铣?，得到永磁同步電機(jī) 定子磁鏈&S。、
[0032] 上述所述步驟化）的詳細(xì)內(nèi)容是：利用步驟（4)得到的永磁同步電機(jī)永磁磁鏈 4f。、和步驟妨得到的永磁同步電機(jī)定子磁鏈4S。、利用下式計(jì)算得到永磁同 步電機(jī)功角5 :
[0034] 有益效果：本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果主要是：
[0035] 1、本發(fā)明的用于檢測(cè)永磁同步電機(jī)功角裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢測(cè)精度高，實(shí)時(shí)性好。
[0036] 2、本發(fā)明的永磁同步電機(jī)功角的檢測(cè)方法，所需的電機(jī)參數(shù)少，計(jì)算量小，解決了 永磁同步電機(jī)閉環(huán)控制中電機(jī)功角難W實(shí)時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1為永磁同步電機(jī)功角的檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[003引為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明， 并不用于限定本發(fā)明。
[0039]如圖1所示，本發(fā)明的一種永磁同步電機(jī)功角的檢測(cè)裝置，包括直流電壓源、立相 全橋逆變器和高阻值電阻，用于檢測(cè)永磁同步電機(jī)的相反電勢(shì)，其中，直流電壓源連接=相 全橋逆變器，為=相全橋逆變器提供電源，且所述直流電壓源的中點(diǎn)接地；所述=相全橋逆 變器由=條支路并聯(lián)而成，各條支路均包含相互串聯(lián)的兩個(gè)MOS管，且各MOS管均連接有反 并聯(lián)二極管，所述=相全橋逆變器的=條支路分別連接永磁同步電機(jī)的A、B、C=相，而永 磁同步電機(jī)的中性點(diǎn)經(jīng)由高阻值電阻接地，其中，所述高阻值電阻是指電阻值大于IOOMQ 的電阻器件。
[0040] 基于W上所述的檢測(cè)裝置，本發(fā)明的一種永磁同步電機(jī)功角的檢測(cè)裝置的檢測(cè)方 法，包括下列步驟：
[0041] 步驟1 :確定永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)電壓
[0042] 將直流電壓源中點(diǎn)接地，將永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)通過(guò)高阻值電阻接地，檢測(cè)得到 高阻值電阻兩端的電壓，將所述高阻值電阻兩端的電壓作為永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)電壓；
[0043] 步驟2 :確定永磁同步電機(jī)A、B、CS相端電壓和相電壓
[0044] 永磁同步電機(jī)端電壓的確定，可分=相全橋逆變器導(dǎo)通過(guò)程和續(xù)流過(guò)程兩種情況 分別考慮，=相全橋逆變器導(dǎo)通過(guò)程和續(xù)流過(guò)程通過(guò)檢測(cè)=相全橋逆變器功率管是否全部 關(guān)斷來(lái)判斷：當(dāng)S相全