專利名稱：一種永磁同步電機(jī)初始定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于永磁同步電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁同步電機(jī)初始定位裝置。
背景技術(shù)：
在永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子初始位置的獲得是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本 條件。在實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，可通過與永磁同步電機(jī)同軸安裝的旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼 器等位置編碼器間接獲得轉(zhuǎn)子位置信息。由位置傳感器直接獲得的信息是位置傳感器旋轉(zhuǎn) 當(dāng)前位置相對(duì)于該位置傳感器本身零位的信息，但在永磁同步電機(jī)控制過程中需要的是電 機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)當(dāng)前位置相對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)子零位的信息。因此，在系統(tǒng)運(yùn)行前，必須知道位置傳感 器的零位和永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子零位之間的關(guān)系。 一種方式是在安裝時(shí)嚴(yán)格保證傳感器 零位和轉(zhuǎn)子零位的一致，但是這種方式要求較高的安裝工藝，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。另一方式是對(duì)永 磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子實(shí)行初始定位，即位置傳感器安裝完成后，對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行初始定 位，將永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子鎖定在零位，由于位置傳感器得到的信息為傳感器目前的位置相 對(duì)其自身零位的信息，而此時(shí)位置傳感器已隨永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子鎖定在電機(jī)的零位，所 以此時(shí)位置傳感器的信息記為電機(jī)轉(zhuǎn)子零位和位置傳感器零位之間的信息。在系統(tǒng)運(yùn)行過 程中，由位置傳感器的當(dāng)前信息，并結(jié)合上面得到的位置傳感器的零位與電機(jī)轉(zhuǎn)子零位之 間的信息，即可得到永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置信息。 對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行初始定位需要采用圖1中所示的控制系統(tǒng)。其中逆 變器101中具有6個(gè)開關(guān)Sa、 Sa' 、 Sb、 Sb' 、 Sc、 Sc'，根據(jù)這些開關(guān)的開和斷的狀態(tài)，逆變器 101可以具有8種如下表中的開關(guān)狀態(tài)。其中Sa、和Sa'位于同一橋臂上，Sa位于上橋臂 上，Sa'位于下橋臂上，Sb和Sb'也位于另一個(gè)橋臂上，Sc和Sc'位于再一個(gè)橋臂上。位于 同一橋臂上的兩個(gè)開關(guān)不能同時(shí)斷開或同時(shí)導(dǎo)通。逆變器101總共可以具有8中可能的開 關(guān)狀態(tài)，如圖表l表示。
表1
狀態(tài)01234567
01010101
Sb00110011
Sc00001111 其中，1表示上橋臂的開關(guān)管導(dǎo)通，O表示下橋臂的開關(guān)管導(dǎo)通。 當(dāng)系統(tǒng)初始上電后，逆變器101采用一個(gè)固定的開關(guān)組合，給永磁同步電機(jī)102施
加一個(gè)固定的電壓，其在三相繞組中產(chǎn)生固定的電流，永磁同步電機(jī)在固定電流產(chǎn)生的磁
場(chǎng)作用下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到指定位置。 為了能夠使得永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到零位，即與A相繞組的軸線重合，就必須
3在永磁同步電機(jī)的定子中產(chǎn)生位于A相軸線的靜止磁勢(shì)，定子電流ia、"和i。必須滿足以 下條件 ib = ic (1)由于電機(jī)采用三相無中心線星形連接，故有 ia = -(ib+ic) (2) 由上式(1)和(2)可知，要將轉(zhuǎn)子定位在永磁同步電機(jī)的零位，必須保證永磁同步 電機(jī)的ia、 ib和i。滿足ia = _2ib = -2ic。 為了實(shí)現(xiàn)上述滿足ia = _2ib = _2i。條件的三相電流關(guān)系，在逆變器供電的永磁 同步電機(jī)中選擇表1中的狀態(tài)l，即Sa = l，Sb = O，Sc = O，此時(shí)Sa導(dǎo)通，Sa'斷開，Sb斷 開，Sb'導(dǎo)通，Sc斷開，Sc'導(dǎo)通。當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)后，等效電路圖如圖2所示。在圖2中， 流過A相的電流記為I，流過C相和B相的電流均為1/2。只要電流值I滿足永磁同步電機(jī) 定位所需的電流值，永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動(dòng)到零位。該電流值I產(chǎn)生的磁場(chǎng)至少應(yīng)該 使得轉(zhuǎn)子能夠克服空載時(shí)的摩擦力，轉(zhuǎn)動(dòng)到零位。 實(shí)際中的永磁同步電機(jī)的定子電阻很小，而實(shí)際中所需的電流值I卻很大，由圖 2中的等效電路圖將得到逆變器需要輸出較低的電壓和較大的電流，而由逆變器自身性 能的局限，逆變器無法滿足這一要求，例如如果永磁同步電機(jī)定子每相繞組的等效電阻為 0. 0096歐，則圖2中的定子的有效電阻為0. 0144歐，當(dāng)需要150A的初始定位電流時(shí)，要求 逆變器輸出的電壓為2. 16V。而逆變器在輸出150A的電流的同時(shí)，不可能輸出2. 16V這樣 低的電壓。所以現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行初始定位時(shí)，系統(tǒng)無法對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行 初始定位同時(shí)提供滿足要求的電壓和電流信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種永磁同步電機(jī)初始定位裝置，能夠 為永磁同步電機(jī)提供轉(zhuǎn)子初始定位所需的電壓信號(hào)和電流信號(hào)。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種永磁同步電機(jī)初始定位裝置，該裝置包 括一逆變器，所述逆變器的A相上橋臂的開關(guān)管、B相下橋臂的開關(guān)管和C相下橋臂的開關(guān) 管導(dǎo)通，A相下橋臂的開關(guān)管、B相上橋臂的開關(guān)管和C相上橋臂的開關(guān)管斷開；所述逆變 器的A相輸出點(diǎn)通過一分壓電阻與永磁同步電機(jī)的A相定子繞組的首端連接，所述逆變器 的B相輸出點(diǎn)與所述永磁同步電機(jī)的B相定子繞組的首端連接，所述逆變器的C相輸出點(diǎn) 與所述永磁同步電機(jī)的C相定子繞組的首端連接，所述分壓電阻的阻值大于或等于逆變器 輸出初始定位所需電流時(shí)能夠輸出的最小電壓與該初始定位所需電流的商、再減去永磁同 步電機(jī)的三相定子繞組的等效電阻所得的差。 優(yōu)選地(？)，所述同步電機(jī)的三相定子繞組的等效電阻為每項(xiàng)定子繞組的電阻 的1. 5倍。 優(yōu)選地(？)，所述初始定位所需電流為使得永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到A相定子繞 組軸線所需的電流。 另一方面，本發(fā)明還提供一種永磁同步電機(jī)初始定位裝置，包括一逆變器，所述逆 變器的A相上橋臂的開關(guān)管、B相下橋臂的開關(guān)管和C相下橋臂的開關(guān)管導(dǎo)通，A相下橋臂 的開關(guān)管、B相上橋臂的開關(guān)管和C相上橋臂的開關(guān)管斷開；所述逆變器的A相輸出點(diǎn)與永磁同步電機(jī)的A相定子繞組的首端連接，所述逆變器的B相輸出點(diǎn)與所述永磁同步電機(jī)的 B相定子繞組的首端連接，所述逆變器的C相輸出點(diǎn)與所述永磁同步電機(jī)的C相定子繞組 的首端連接，在所述B相下橋臂和C相下橋臂的公共端通過分壓電阻與所述逆變器中的電 源相連；所述分壓電阻的阻值大于或等于逆變器輸出初始定位所需電流時(shí)能夠輸出的最小 電壓與該初始定位所需電流的商、再減去永磁同步電機(jī)的三相定子繞組的等效電阻所得的 差。 優(yōu)選地(？)，所述同步電機(jī)的三相定子繞組的等效電阻為每相定子繞組的電阻 的1. 5倍。 優(yōu)選地(？)，所述初始定位所需電流為使得永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到A相定子繞 組軸線所需的電流。 通過本發(fā)明實(shí)施例提供的永磁同步電機(jī)初始定位裝置，能夠?yàn)橛来磐诫姍C(jī)進(jìn)行 初始定位同時(shí)提供合適的電壓和電流。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明 的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)的示意圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)的等效電路圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種永磁同步電機(jī)初始定位裝置的示意圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例一中永磁同步電機(jī)初始定位裝置與永磁同步電機(jī)連接的等
效電路示意圖； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例一中對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行初始定位的示意圖； 圖6是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種永磁同步電機(jī)初始定位裝置的示意圖； 圖7是本發(fā)明實(shí)施例二中永磁同步電機(jī)初始定位裝置與永磁同步電機(jī)連接的等
效電路示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例
中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是
本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員
在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。 本發(fā)明提供一種永磁同步電機(jī)初始定位裝置，該定位裝置在逆變器與永磁同步電
機(jī)形成的串聯(lián)回路中的干路上設(shè)置一分壓電阻，并合理選擇該分壓電阻的阻值，從而使得
逆變器在輸出較大電流時(shí)即使輸出較大的電壓，也會(huì)被串聯(lián)回路中的分壓電阻分去適當(dāng)?shù)?br> 電壓，為永磁同步電機(jī)提供適當(dāng)?shù)碾娏?。根?jù)分壓電阻放置的具體位置不同，本發(fā)明提供的
永磁同步電機(jī)初始定位裝置具有不同的實(shí)現(xiàn)方式。以下以兩個(gè)具體的實(shí)施例詳細(xì)說明。 實(shí)施例一
圖3示出了本實(shí)施例提供的一種永磁同步電機(jī)初始定位裝置的示意圖。該裝置包 括一逆變器301和一分壓電阻302，其中逆變器301的A相上橋臂開關(guān)管和下橋臂開關(guān)管分 別記為Sa和Sa' ， B相上橋臂開關(guān)管和下橋臂開關(guān)管分別記為Sb和Sb' ， C相上橋臂開關(guān)管 和下橋臂開關(guān)管分別記為Sc和Sc'。在本實(shí)施例中，為了使得永磁同步電機(jī)4的轉(zhuǎn)子鎖定 到零位，即與A相定子繞組的軸線重合，必須要求流過A相定子繞組的電流等于流過B相和 C相定子繞組的電流的兩倍。所以，在本實(shí)施例中，逆變器301中的六個(gè)開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài) 采用如下方式A相上橋臂開關(guān)管Sa導(dǎo)通、A相下橋臂開關(guān)管Sa'斷開、B相上橋臂開關(guān)管 Sb斷開，B相下橋臂開關(guān)管Sb'導(dǎo)通，C相上橋臂開關(guān)管Sc斷開，C相下橋臂開關(guān)管Sc'導(dǎo) 通。 逆變器301的A相輸出點(diǎn)Pa通過分壓電阻302與永磁同步電機(jī)4的A相定子繞 組的首端連接，B相輸出點(diǎn)Pb與永磁同步電機(jī)4的B相定子繞組的首端連接，C相輸出點(diǎn) Pc與永磁同步電機(jī)4的C相定子繞組的首端連接，永磁同步電機(jī)4的三相定子繞組的末端 短接在一起。 采用上述電路連接方式后，圖4示出了本實(shí)施例中的永磁同步電機(jī)初始定位裝置 與永磁同步電機(jī)連接的等效電路示意圖，如圖4所示，流過永磁同步電機(jī)的A相定子繞組的 電流為I，流過B相和C相定子繞組的電流均為1/2。請(qǐng)同時(shí)參見圖5，圖5示出了永磁同步 電機(jī)進(jìn)行初始定位的示意圖，為了實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)4內(nèi)的轉(zhuǎn)子41定位到零位，需要將轉(zhuǎn) 子41旋轉(zhuǎn)到與A相定子繞組(包括圖5中的a和a')的軸線重合，為此，需要在永磁同步 電機(jī)4的定子42中產(chǎn)生位于A相軸線的靜止磁勢(shì)。當(dāng)采用本實(shí)施例提供的永磁同步電機(jī) 初始定位裝置對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行供電時(shí)，由永磁同步電機(jī)4內(nèi)的A相定子繞組產(chǎn)生的磁 勢(shì)將如箭頭dA所示，B相定子繞組產(chǎn)生的磁勢(shì)將如箭頭dB所示，C相定子繞組產(chǎn)生的磁勢(shì) 將如箭頭4所示。 以下對(duì)本實(shí)施例中的分壓電阻302的阻值Rs進(jìn)行限定，假設(shè)將永磁同步電機(jī)4的 轉(zhuǎn)子41進(jìn)行初始定位所需的電流為1@4，逆變器301在輸出電流為1@4時(shí)能夠輸出的最小 電壓為U^，永磁同步電機(jī)4的每項(xiàng)定子繞組的等效電阻均為R，則在本實(shí)施例中，永磁同步 電機(jī)4的三相定子繞組在電路中的等效電阻為3R/2。則分壓電阻302的阻值Rs滿足如下 關(guān)系式 不難得出，具有上述阻值Rs的分壓電阻可以分去合適的電壓，并使流過永磁同步 電機(jī)各相定子繞組的電流值能夠等于I@4?？朔F(xiàn)有技術(shù)中直接將逆變器連接到永磁同步 電機(jī)無法同時(shí)提供滿足要求的電壓和電流。
實(shí)施例二 圖6示出了本實(shí)施例提供的一種永磁同步電機(jī)初始定位裝置的示意圖。該裝置包 括一逆變器501和分壓電阻502，其中逆變器501的A相上橋臂開關(guān)管和下橋臂開關(guān)管分 別記為Sa和Sa' ， B相上橋臂開關(guān)管和下橋臂開關(guān)管分別記為Sb和Sb' ， C相上橋臂開關(guān) 管和下橋臂開關(guān)管分別記為Sc和Sc'。在本實(shí)施例中，逆變器501中的六個(gè)開關(guān)管的開關(guān) 狀態(tài)仍然采用如下方式A相上橋臂開關(guān)管Sa導(dǎo)通、A相下橋臂開關(guān)管Sa'斷開、B相上橋
尺》臂開關(guān)管Sb斷開，B相下橋臂開關(guān)管Sb'導(dǎo)通，C相上橋臂開關(guān)管Sc斷開，C相下橋臂開關(guān) 管Sc'導(dǎo)通。這樣，流過A相定子繞組的電流等于流過B相和C相定子繞組的電流的兩倍。 逆變器501的A相輸出點(diǎn)Pa與永磁同步電機(jī)4的A相定子繞組的首端連接，B相輸出點(diǎn)Pb 與永磁同步電機(jī)4的B相定子繞組的首端連接，C相輸出點(diǎn)Pc與永磁同步電機(jī)4的C相定 子繞組的首端連接，永磁同步電機(jī)4的三相定子繞組的末端短接在一起，逆變器501中的B 相下橋臂和C相下橋臂的公共端通過分壓電阻502與逆變器501的直流電源Ud。相連。
采用上述連接方式后，圖7示出了本實(shí)施例中的永磁同步電機(jī)初始定位裝置與永 磁同步電機(jī)連接的等效電路示意圖，如圖7所示，通過永磁同步電機(jī)的A相定子繞組的電流 為I，流過B相和C相定子繞組的電流均為1/2。在永磁同步電機(jī)內(nèi)部也將形成如圖5中的 磁勢(shì)。 以下對(duì)本實(shí)施例中的分壓電阻502的阻值Rs進(jìn)行限定。假設(shè)將永磁同步電機(jī)4的
轉(zhuǎn)子進(jìn)行初始電位所需的電流為1@4，逆變器501在輸出電流為1@4時(shí)能夠輸出的最小電
壓為U^，永磁同步電機(jī)4的每項(xiàng)定子繞組的等效電阻均為R，則在本實(shí)施例中，永磁同步電
機(jī)4的三相定子繞組在電路中的等效電阻為3R/2。則分壓電阻502的阻值Rs滿足如下關(guān)
系式 <formula>formula see original document page 7</formula> 不難得出，具有阻值Rs的分壓電阻502可以分去合適的電壓，并能夠使流過永磁 同步電機(jī)4各相定子繞組的電流值等于1@4?？朔F(xiàn)有技術(shù)中直接將逆變器連接到永磁同 步電機(jī)無法同時(shí)提供滿足要求的電壓和電流。 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種永磁同步電機(jī)初始定位裝置，其特征在于，包括一逆變器，所述逆變器的A相上橋臂的開關(guān)管、B相下橋臂的開關(guān)管和C相下橋臂的開關(guān)管導(dǎo)通，A相下橋臂的開關(guān)管、B相上橋臂的開關(guān)管和C相上橋臂的開關(guān)管斷開；所述逆變器的A相輸出點(diǎn)通過一分壓電阻與永磁同步電機(jī)的A相定子繞組的首端連接，所述逆變器的B相輸出點(diǎn)與所述永磁同步電機(jī)的B相定子繞組的首端連接，所述逆變器的C相輸出點(diǎn)與所述永磁同步電機(jī)的C相定子繞組的首端連接，所述分壓電阻的阻值大于或等于逆變器輸出初始定位所需電流時(shí)能夠輸出的最小電壓與該初始定位所需電流的商、再減去永磁同步電機(jī)的三相定子繞組的等效電阻所得的差。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)初始定位裝置，其特征在于，所述同步電機(jī)的 三相定子繞組的等效電阻為每相定子繞組的電阻的1. 5倍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)初始定位裝置，其特征在于，所述初始定位所 需電流為使得永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到A相定子繞組軸線所需的電流。
4. 一種永磁同步電機(jī)初始定位裝置，其特征在于，包括一逆變器，所述逆變器的A相上 橋臂的開關(guān)管、B相下橋臂的開關(guān)管和C相下橋臂的開關(guān)管導(dǎo)通，A相下橋臂的開關(guān)管、B相 上橋臂的開關(guān)管和C相上橋臂的開關(guān)管斷開；所述逆變器的A相輸出點(diǎn)與永磁同步電機(jī)的 A相定子繞組的首端連接，所述逆變器的B相輸出點(diǎn)與所述永磁同步電機(jī)的B相定子繞組的 首端連接，所述逆變器的C相輸出點(diǎn)與所述永磁同步電機(jī)的C相定子繞組的首端連接，在所 述B相下橋臂和C相下橋臂的公共端通過分壓電阻與所述逆變器中的電源相連；所述分壓 電阻的阻值大于或等于逆變器輸出初始定位所需電流時(shí)能夠輸出的最小電壓與該初始定 位所需電流的商、再減去永磁同步電機(jī)的三相定子繞組的等效電阻所得的差。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁同步電機(jī)初始定位裝置，其特征在于，所述同步電機(jī)的 三相定子繞組的等效電阻為每相定子繞組的電阻的1. 5倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁同步電機(jī)初始定位裝置，其特征在于，所述初始定位所 需電流為使得永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到A相定子繞組軸線所需的電流。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供一種永磁同步電機(jī)初始定位裝置，包括一逆變器，所述逆變器的A相上橋臂的開關(guān)管、B相下橋臂的開關(guān)管和C相下橋臂的開關(guān)管導(dǎo)通，A相下橋臂的開關(guān)管、B相上橋臂的開關(guān)管和C相上橋臂的開關(guān)管斷開；所述逆變器的A相輸出點(diǎn)通過一分壓電阻與永磁同步電機(jī)的A相定子繞組的首端連接，所述逆變器的B相輸出點(diǎn)與所述永磁同步電機(jī)的B相定子繞組的首端連接，所述逆變器的C相輸出點(diǎn)與所述永磁同步電機(jī)的C相定子繞組的首端連接，所述分壓電阻的阻值大于或等于逆變器輸出初始定位所需電流時(shí)能夠輸出的最小電壓與該初始定位所需電流的商、再減去永磁同步電機(jī)的三相定子繞組的等效電阻所得的差。
文檔編號(hào)H02P6/16GK101777861SQ20101011814
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者馮江華, 劉可安, 張朝陽, 許峻峰 申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司