一種永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)、方法及永磁同步電的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)、方法及永磁同步電機(jī)，所述系統(tǒng)包括反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)單元、轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元以及驅(qū)動(dòng)單元，其中，所述反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述永磁同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元用于根據(jù)所述反電動(dòng)勢(shì)計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及所述轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)位置；所述驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及所述轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)位置產(chǎn)生用于啟動(dòng)所述永磁同步電機(jī)的輸出電壓；其中，所述反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)單元包括市電同步檢測(cè)單元。使用本發(fā)明的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)、方法及永磁同步電機(jī)，能有效避免開(kāi)環(huán)矢量控制模式下，由于沖擊電流過(guò)大對(duì)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)單元的損耗，保證電機(jī)的正常運(yùn)行。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)、方法及永磁同步電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)、方法及永磁同步電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁同步電機(jī)(PMSM)的輸出涵蓋了微、小及中型電機(jī)的功率范圍，且延伸至大功率領(lǐng)域。且依托用永磁材料的高能積、小尺寸及輕量化的特點(diǎn)，永磁同步電機(jī)還具有電極電磁轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、過(guò)載能力強(qiáng)、高效能、低功耗、低速時(shí)具有大轉(zhuǎn)矩輸出的特點(diǎn)，因此，永磁同步電機(jī)具有廣泛的應(yīng)用范圍。
[0003]永磁同步電機(jī)由勵(lì)磁三相同步電機(jī)發(fā)展而來(lái)，由定子和轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成，其轉(zhuǎn)子材料為永磁體替代了同步電機(jī)的電勵(lì)磁系統(tǒng)，因而省去了勵(lì)磁繞組、集電環(huán)和電刷的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有的永磁同步電機(jī)主要有FVC (閉環(huán)矢量控制)和SVC (開(kāi)環(huán)矢量控制)兩種控制模式。
[0004]閉環(huán)矢量控制模式FVC由于有編碼器位置反饋，可借助編碼器獲取永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)位置，因此在閉環(huán)矢量控制模式下，永磁同步電機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行都比較容易。
[0005]然而在SVC開(kāi)環(huán)矢量控制模式下，由于沒(méi)有編碼器位置反饋，因此必須借助具體的算法來(lái)獲得永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)位置，比如通過(guò)檢測(cè)電壓和電流的變化來(lái)估算永磁同步電機(jī)的速度和磁場(chǎng)位置，或者狀態(tài)觀測(cè)器法及擴(kuò)展卡爾曼濾波法等等。由于定子側(cè)的物理量都是交流量，其空間矢量在空間以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因此調(diào)節(jié)、控制和計(jì)算都不方便。需借助復(fù)雜的坐標(biāo)變換進(jìn)行矢量控制，而且對(duì)電動(dòng)機(jī)參數(shù)的依賴(lài)性很大，難以保證完全解耦，使控制效果大打折扣。
[0006]特定的應(yīng)用場(chǎng)合中，有可能需要在SVC開(kāi)環(huán)矢量控制模式下對(duì)尚未停穩(wěn)的永磁同步電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，因?yàn)榇藭r(shí)驅(qū)動(dòng)器處于停機(jī)狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)器輸出的電壓和電流都是關(guān)閉的，但此時(shí)的永磁同步電機(jī)內(nèi)存在很大的沖擊電流，不可能估算永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速和磁場(chǎng)位置,加上永磁同步電機(jī)沒(méi)有停穩(wěn),在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有反電動(dòng)勢(shì)存在，啟動(dòng)時(shí)輸出電壓和反電動(dòng)勢(shì)不匹配，就會(huì)產(chǎn)生很大的電流，對(duì)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)都有很大的影響，同時(shí)永磁同步機(jī)在啟動(dòng)時(shí)速度也會(huì)存在波動(dòng)，影響用戶(hù)的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的在開(kāi)環(huán)矢量控制模式中，永磁同步電機(jī)未停穩(wěn)的狀態(tài)下，由于永磁同步電機(jī)內(nèi)的反電動(dòng)勢(shì)造成的啟動(dòng)波動(dòng)對(duì)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)產(chǎn)生影響的缺陷，提供一種永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)及方法。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，所述永磁同步電機(jī)包括轉(zhuǎn)子與定子，所述永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)包括反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)單元、轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元以及驅(qū)動(dòng)單元，其中:所述反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述永磁同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)；所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元用于根據(jù)所述反電動(dòng)勢(shì)計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及所述轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)位置；所述驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及所述轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)位置產(chǎn)生用于啟動(dòng)所述永磁同步電機(jī)的輸出電壓；
[0009]所述反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)單元包括市電同步檢測(cè)單元,且該市電同步檢測(cè)單元用于對(duì)所述永磁同步電機(jī)進(jìn)行三相電壓采樣以獲得所述反電動(dòng)勢(shì)并對(duì)采樣結(jié)果等比例轉(zhuǎn)化以適應(yīng)所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元。
[0010]在本發(fā)明所述的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)中，所述市電同步檢測(cè)單元進(jìn)一步包括:
[0011]電壓米樣單兀，用于獲取所述永磁同步電機(jī)的三相電壓米樣壓差Uvu、uvw ；
[0012]轉(zhuǎn)化單元，用于對(duì)所述三相電壓采樣壓差進(jìn)行等比例轉(zhuǎn)化獲得適用于所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元的三相電壓標(biāo)準(zhǔn)壓差USE、Ust ;所述三相電壓標(biāo)準(zhǔn)壓差與所述三相電壓采樣壓差之間的關(guān)系為:
[0013]Use=KXUvu ；
[0014]Ust=KXUvw ；
[0015]其中，所述系數(shù)K為常數(shù)，所述系數(shù)K由所述市電同步檢測(cè)單元的硬件放大系數(shù)確定。
[0016]在本發(fā)明所述的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)中，所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元包括數(shù)字處理器芯片，所述數(shù)字處理器芯片進(jìn)一步包括:
[0017]坐標(biāo)運(yùn)算單元，基于三相平衡原理根據(jù)以下公式計(jì)算獲得三相靜止坐標(biāo)系的三相電壓標(biāo)準(zhǔn)分量:
[0018]Uet=Ust-Use ；
[0019]Ue= (Uet-Use)/3;
[0020]Us= (UET+USE) /3;
[0021]Ut=-Ue-Us ;
[0022]坐標(biāo)變換單元，用于根據(jù)以下公式將所述三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系:
[0023]Uq=Ue;
[0024]Ilg= (US-UT)/V3；
[0025]以及矢量合成單元；用于依據(jù)以下公式基于上述兩相靜止坐標(biāo)系計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)位置0并依據(jù)所述磁場(chǎng)位置計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速《:
[0026]9 =arctan ((-U0) /U a )；
[0027]co=d9/dt。
[0028]本發(fā)明所述的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)中，所述數(shù)字處理器芯片還包括:
[0029]PWM輸出單元，用于根據(jù)所述磁場(chǎng)位置0以及所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速《輸出與所述反電動(dòng)勢(shì)相匹配的PWM脈沖控制波至所述驅(qū)動(dòng)單元，控制所述驅(qū)動(dòng)單元輸出與所述反電動(dòng)勢(shì)相適配的輸出電壓以啟動(dòng)所述永磁同步電機(jī)。
[0030]此外，本發(fā)明還提供一種永磁同步電機(jī)啟動(dòng)方法，包括:反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)步驟、轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算步驟以及驅(qū)動(dòng)步驟，其中:
[0031]所述反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)步驟檢測(cè)所述永磁同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)；
[0032]所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算步驟根據(jù)所述反電動(dòng)勢(shì)計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及所述轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)位置；[0033]所述驅(qū)動(dòng)步驟所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及所述轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)位置產(chǎn)生用于啟動(dòng)所述永磁同步電機(jī)的輸出電壓；
[0034]其中，所述反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)步驟包括市電同步檢測(cè)單元檢測(cè)步驟:
[0035]利用市電同步檢測(cè)單元對(duì)所述永磁同步電機(jī)進(jìn)行三相電壓采樣以獲得所述反電動(dòng)勢(shì)并對(duì)采樣結(jié)果等比例轉(zhuǎn)化以適應(yīng)所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元。
[0036]本發(fā)明所述的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)方法中，所述市電同步檢測(cè)單元檢測(cè)步驟進(jìn)一步包括:
[0037]電壓采樣步驟:獲取所述永磁同步電機(jī)的三相電壓采樣壓差Uvu、Uvff ；
[0038]以及轉(zhuǎn)化步驟:對(duì)所述三相電壓采樣壓差進(jìn)行等比例轉(zhuǎn)化獲得適用于所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元的三相電壓標(biāo)準(zhǔn)壓差USE、Ust ;所述三相電壓標(biāo)準(zhǔn)壓差與所述三相電壓采樣壓差之間的關(guān)系為:
[0039]Use=KXUvu ；
[0040]Ust=KXUvw ；
[0041]其中，所述系數(shù)K為常數(shù)，所述系數(shù)K由所述市電同步檢測(cè)單元的硬件放大系數(shù)確定。
[0042]本發(fā)明所述的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)方法中，所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算步驟包括:
[0043]坐標(biāo)運(yùn)算步驟:基于三相平衡原理根據(jù)以下公式計(jì)算獲得三相靜止坐標(biāo)系的三相電壓標(biāo)準(zhǔn)分量:
[0044]Uet=Ust-Use ；
[0045]Ue= (Uet-Use)/3;
[0046]Us= (UET+USE) /3;
[0047]Ut=-Ue-Us ;
[0048]坐標(biāo)變換步驟:根據(jù)以下公式將所述三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系:
[0049]Uq=Ue;
[0050]Up= (US-UT)/V 3 ；
[0051]以及矢量合成步驟:依據(jù)以下公式基于上述兩相靜止坐標(biāo)系計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)位置0并依據(jù)所述磁場(chǎng)位置計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速《:
[0052]9 =arctan ((-U0) /U a )；
[0053]co=d9/dt。
[0054]本發(fā)明所述的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)中，所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算步驟還包括:
[0055]PWM輸出步驟:根據(jù)所述磁場(chǎng)位置e以及所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速《輸出與所述反電動(dòng)勢(shì)相匹配的PWM脈沖控制波至驅(qū)動(dòng)單元，控制所述驅(qū)動(dòng)單元輸出與所述反電動(dòng)勢(shì)相適配的輸出電壓以啟動(dòng)所述永磁同步電機(jī)。
[0056]本發(fā)明還提供了一種永磁同步電機(jī)，包括如上所述的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)。
[0057]實(shí)施本發(fā)明的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)、方法及永磁同步電機(jī)，具有以下有益效果:通過(guò)市電同步檢測(cè)單元獲取開(kāi)環(huán)矢量控制模式下未停穩(wěn)的永磁同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)并依據(jù)該反電動(dòng)勢(shì)獲取轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速及磁場(chǎng)位置，由此控制驅(qū)動(dòng)單元輸出與所述反電動(dòng)勢(shì)匹配的輸出電壓，有效避免產(chǎn)生過(guò)大的沖擊電流對(duì)驅(qū)動(dòng)單元及電機(jī)的影響?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0058]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0059]圖1是本發(fā)明的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0060]圖2是圖1所示永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)中的市電同步檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0061]圖3是圖1所示永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0062]圖4是本發(fā)明的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)方法的較佳實(shí)施例的流程示意圖；
[0063]圖5是圖4所示永磁同步電機(jī)啟動(dòng)方法的步驟SI的具體流程圖；
[0064]圖6是圖4所示永磁同步電機(jī)啟動(dòng)方法的步驟S2的具體流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0065]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，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0066]本發(fā)明提供了 一種永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)、方法及永磁同步電機(jī)，永磁同步電機(jī)包括轉(zhuǎn)子與定子，相比于現(xiàn)有的通過(guò)卡爾曼濾波法或狀態(tài)觀測(cè)器法獲得開(kāi)環(huán)矢量控制模式下的永磁同步電機(jī)的啟動(dòng)方法而言，本申請(qǐng)通過(guò)設(shè)置一市電同步檢測(cè)單元作為永磁同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)單元，獲取開(kāi)環(huán)矢量控制模式下尚未停穩(wěn)的永磁同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，本申請(qǐng)的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)、方法及永磁同步電機(jī)利用該反電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生與所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速及磁場(chǎng)位置相對(duì)應(yīng)的輸出電壓控制永磁同步電機(jī)的啟動(dòng)，有效減小了尚未停穩(wěn)的永磁同步電機(jī)由于反電動(dòng)勢(shì)造成的過(guò)大沖擊電流對(duì)電機(jī)的損耗，同時(shí)計(jì)算復(fù)雜程度較卡爾曼濾波法更低，更利于保證永磁同步電機(jī)的正常使用。
[0067]參考圖1，為本發(fā)明的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)至少包括連接到永磁同步電機(jī)10的反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)單元20、轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元30以及驅(qū)動(dòng)單元40。
[0068]以下對(duì)上述各模塊的功能進(jìn)行具體介紹，其中，本發(fā)明特別通過(guò)市電同步檢測(cè)單元21對(duì)開(kāi)環(huán)矢量控制模式中的永磁同步電機(jī)10的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行檢測(cè)，本發(fā)明的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)控制永磁同步電機(jī)10的啟動(dòng)。
[0069]反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)單元20與永磁同步電機(jī)(PMSM) 10連接,用于檢測(cè)所述永磁同步電機(jī)10的反電動(dòng)勢(shì)。具體地，由所述市電同步檢測(cè)單元21對(duì)所述永磁同步電機(jī)10進(jìn)行三相電壓采樣以獲得所述反電動(dòng)勢(shì)并對(duì)采樣結(jié)果等比例轉(zhuǎn)化以適應(yīng)所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元30。當(dāng)永磁同步電機(jī)10旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子永磁體就會(huì)切割定子的導(dǎo)線，從而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，即反電動(dòng)勢(shì)，因此通過(guò)市電同步檢測(cè)單元獲取永磁同步電機(jī)10三相信號(hào)UVW之間的壓差Uvu、Uvff,由此可知反電動(dòng)勢(shì)的大小。本實(shí)施例的市電同步檢測(cè)單元21優(yōu)選市電同步卡。
[0070]參考圖2,本實(shí)施例的市電同步檢測(cè)單元21進(jìn)一步包括電壓采樣單元22及連接到電壓采樣單元22的轉(zhuǎn)化單元23，電壓采樣單元22分別連接至永磁同步電機(jī)10的三相信號(hào)端，因此電壓采樣單元22可獲取所述永磁同步電機(jī)10的三相電壓采樣壓差Uvu、Uvw ;本發(fā)明描述的UVW為永磁同步電機(jī)10的三相靜止坐標(biāo)系。三相電壓采樣壓差Uvu、Uvw傳遞至轉(zhuǎn)化單元23，由所述轉(zhuǎn)化單元23對(duì)所述三相電壓采樣壓差進(jìn)行等比例轉(zhuǎn)化獲得適用于所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元30的三相電壓標(biāo)準(zhǔn)壓差USK、UST ;所述三相電壓標(biāo)準(zhǔn)壓差與所述三相電壓采樣壓差之間的關(guān)系為:
[0071]Use=K X Uvu ；
[0072]Ust=KXUvw ；
[0073]其中，所述系數(shù)K為常數(shù)，所述系數(shù)K由所述市電同步檢測(cè)單元21的硬件放大系
數(shù)確定。
[0074]轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元30根據(jù)所述反電動(dòng)勢(shì)計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及所述轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)位置。上述經(jīng)市電同步檢測(cè)單元21采樣并轉(zhuǎn)換后獲得的三相電壓標(biāo)準(zhǔn)壓差USR、UST為可供DSP芯片采樣的弱電正弦信號(hào)，因此本申請(qǐng)的轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元30包括了數(shù)字處理器(DSP)芯片31。具體地，參考圖3，本實(shí)施例的數(shù)字處理器芯片31內(nèi)包含依次連接的坐標(biāo)運(yùn)算單元32、坐標(biāo)變換單元33、矢量合成單元34以及PWM輸出單元35。
[0075]坐標(biāo)運(yùn)算單元32，基于三相平衡原理根據(jù)以下公式計(jì)算獲得三相靜止坐標(biāo)系的三相電壓標(biāo)準(zhǔn)分量:
[0076]Uet=Ust-Use ；
[0077]Ue= (Uet-Use)/3;
[0078]Us= (UET+USE) /3 ;
[0079]Ut=-Ue-Us ;
[0080]由于二相信號(hào)UVW是幅值相同而相位依次相差120° ,因此由Uvu、Uvw計(jì)算獲得的三相電壓標(biāo)準(zhǔn)壓差USK、Ust為DSP芯片可測(cè)量的正弦信號(hào)，且隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增大而增加，經(jīng)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)芯片31內(nèi)的坐標(biāo)運(yùn)算單元32根據(jù)三相平衡原理計(jì)算獲得三相電壓標(biāo)準(zhǔn)分量UT、UE, Us后將上述三相電壓標(biāo)準(zhǔn)分量傳遞至數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)芯片31內(nèi)的坐標(biāo)變換單元33。
[0081]坐標(biāo)變換單元33，根據(jù)以下公式將所述三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系:
[0082]Uq=Ue;
【權(quán)利要求】
1.一種永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，所述永磁同步電機(jī)包括轉(zhuǎn)子與定子，其特征在于，該永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)包括反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)單元、轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元以及驅(qū)動(dòng)單元，其中:所述反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述永磁同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)；所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元用于根據(jù)所述反電動(dòng)勢(shì)計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及所述轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)位置；所述驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及所述轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)位置產(chǎn)生用于啟動(dòng)所述永磁同步電機(jī)的輸出電壓； 所述反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)單元包括市電同步檢測(cè)單元，且該市電同步檢測(cè)單元用于對(duì)所述永磁同步電機(jī)進(jìn)行三相電壓采樣以獲得所述反電動(dòng)勢(shì)并對(duì)采樣結(jié)果等比例轉(zhuǎn)化以適應(yīng)所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述市電同步檢測(cè)單元進(jìn)一步包括: 電壓采樣單元，用于獲取所述永磁同步電機(jī)的三相電壓采樣壓差Uvu、Uvw ； 轉(zhuǎn)化單元，用于對(duì)所述三相電壓采樣壓差進(jìn)行等比例轉(zhuǎn)化獲得適用于所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元的三相電壓標(biāo)準(zhǔn)壓差USE、Ust ;所述三相電壓標(biāo)準(zhǔn)壓差與所述三相電壓采樣壓差之間的關(guān)系為:
Use=KXUvu ；
Ust=KXUvw ； 其中，所述系數(shù)K為常數(shù)，所述系數(shù)K由所述市電同步檢測(cè)單元的硬件放大系數(shù)確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元包括數(shù)字處理器芯片，所述數(shù)字處理器芯片進(jìn)一步包括: 坐標(biāo)運(yùn)算單元，基于三相平衡原理根據(jù)以下公式計(jì)算獲得三相靜止坐標(biāo)系的三相電壓標(biāo)準(zhǔn)分量:
TI =T1-T1.Urt Ust Usr ,
Ue= (Uet-Use)/3;
Us=(Uet+Use)/3;
Ut=-Ue-Us ; 坐標(biāo)變換單元，用于根據(jù)以下公式將所述三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字處理器芯片還包括: PWM輸出單元，用于根據(jù)所述磁場(chǎng)位置e以及所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速《輸出與所述反電動(dòng)勢(shì)相匹配的PWM脈沖控制波至所述驅(qū)動(dòng)單元，控制所述驅(qū)動(dòng)單元輸出與所述反電動(dòng)勢(shì)相適配的輸出電壓以啟動(dòng)所述永磁同步電機(jī)。
5.一種永磁同步電機(jī)啟動(dòng)方法，其特征在于，包括:反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)步驟、轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算步驟以及驅(qū)動(dòng)步驟，其中: 所述反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)步驟檢測(cè)所述永磁同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)； 所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算步驟根據(jù)所述反電動(dòng)勢(shì)計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及所述轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)位置； 所述驅(qū)動(dòng)步驟根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及所述轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)位置產(chǎn)生用于啟動(dòng)所述永磁同步電機(jī)的輸出電壓； 其中，所述反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)步驟包括市電同步檢測(cè)單元檢測(cè)步驟: 利用市電同步檢測(cè)單元對(duì)所述永磁同步電機(jī)進(jìn)行三相電壓采樣以獲得所述反電動(dòng)勢(shì)并對(duì)采樣結(jié)果等比例轉(zhuǎn)化以適應(yīng)所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的同步電機(jī)啟動(dòng)方法，其特征在于，所述市電同步檢測(cè)單元檢測(cè)步驟進(jìn)一步包括: 電壓采樣步驟:獲取所述永磁同步電機(jī)的三相電壓采樣壓差Uw、Uvff ； 以及轉(zhuǎn)化步驟:對(duì)所述三相電壓采樣壓差進(jìn)行等比例轉(zhuǎn)化獲得三相電壓標(biāo)準(zhǔn)壓差USE、Ust ;所述三相電壓標(biāo)準(zhǔn)壓差與所述三相電壓采樣壓差之間的關(guān)系為:
Use=KXUvu ；
Ust=KXUvw ；` 其中，所述系數(shù)K為常數(shù)，所述系數(shù)K由所述市電同步檢測(cè)單元的硬件放大系數(shù)確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算步驟包括: 坐標(biāo)運(yùn)算步驟:基于三相平衡原理根據(jù)以下公式計(jì)算獲得三相靜止坐標(biāo)系的三相電壓標(biāo)準(zhǔn)分量:
U =TT -U.uRT uST uSR，
Ue= (Uet-Use)/3;
Us=(Uet+Use)/3;
Ut=-Ue-Us ; 坐標(biāo)變換步驟:根據(jù)以下公式將所述三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系:
Uq=Ue; Up= (Us-Ut)/^; 以及矢量合成步驟:依據(jù)以下公式基于上述兩相靜止坐標(biāo)系計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)位置Θ并依據(jù)所述磁場(chǎng)位置Θ計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速ω:
Θ =arctan((-U0)/U α)；
ω =d Θ/dt。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速位置運(yùn)算步驟還包括: PWM輸出步驟:根據(jù)所述磁場(chǎng)位置Θ以及所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速ω輸出與所述反電動(dòng)勢(shì)相匹配的PWM脈沖控制波至驅(qū)動(dòng)單元，控制所述驅(qū)動(dòng)單元輸出與所述反電動(dòng)勢(shì)相適配的輸出電壓以啟動(dòng)所述永磁同步電機(jī)。
9.一種永磁同步電機(jī)，其特征在于，包括權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的永磁同步電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】H02P6/20GK103701375SQ201310753982
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】王玉凱 申請(qǐng)人:深圳市匯川技術(shù)股份有限公司