一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種永磁同步電機(jī)，尤其涉及一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測(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] 永磁同步電機(jī)閉環(huán)控制中，轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)對(duì)于電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的影 響。若轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)不準(zhǔn)，將導(dǎo)致永磁同步電機(jī)調(diào)速精度差、伺服效果不良，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使永 磁同步電機(jī)不能正常運(yùn)行。特別是對(duì)于應(yīng)用最為廣泛的永磁同步電機(jī)矢量控制，電機(jī)轉(zhuǎn)子 位置信息更是影響矢量控制效果的關(guān)鍵因素。目前，公知的現(xiàn)有技術(shù)，一是采用霍爾傳感 器、光電編碼器等各種傳感器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，但這種方法硬件成本高，且會(huì)降低電機(jī)控 制系統(tǒng)可靠性;另一種方法利用電機(jī)電壓、電流信號(hào)，通過各種觀測(cè)器方法觀測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位 置，但這種方法算法往往非常復(fù)雜，難以實(shí)際應(yīng)用。
[0004] 因此，現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)效果與實(shí)際值差別較大，難以滿足永磁同步電機(jī) 閉環(huán)控制要求。如何實(shí)時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，是現(xiàn)有技術(shù)有待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術(shù)問題: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)轉(zhuǎn)子位置難以 實(shí)時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)的問題，而提出一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測(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] -種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置;所 述裝置包括直流電壓源、三相全橋逆變器和高阻值電阻，其中，所述直流電壓源為三相全橋 逆變器提供電源，且直流電壓源的中點(diǎn)接地;所述三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] 上述所述三相全橋逆變器由三條支路并聯(lián)而成，各條支路均包含相互串聯(lián)的兩個(gè) M0S管，且各M0S管均連接有反并聯(lián)二極管，所述三相全橋逆變器的三條支路分別連接永磁 同步電機(jī)的A、B、C三相。
[0009] 上述所述高阻值電阻是指電阻值大于100ΜΩ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] -種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括如下步驟：
[0012] (1)檢測(cè)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；
[0013] (2)根據(jù)三相全橋逆變器導(dǎo)通過程和續(xù)流過程功率管及續(xù)流二極管的通斷狀態(tài)， 確定永磁同步電機(jī)三相端電壓，用所述端電壓減去中性點(diǎn)電壓，得到永磁同步電機(jī)三相相 電壓；
[0014] (3)檢測(cè)永磁同步電機(jī)A、B、C三相相電流，結(jié)合前述三相相電壓，根據(jù)相電壓平衡 方程計(jì)算三相相反電勢(shì)；
[0015] (4)計(jì)算永磁同步電機(jī)角速度；
[0016] (5)計(jì)算永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置。
[0017]上述所述步驟(2)中，永磁同步電機(jī)三相端電壓的確定方法是:首先判斷三相全橋 逆變器工作在導(dǎo)通過程還是續(xù)流過程，當(dāng)工作在導(dǎo)通過程，三相端電壓通過功率管的狀態(tài) 確定:若某相的上橋臂功率管開通，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)流過程，三相端電壓通過續(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)。
[0018] 上述所述判斷三相全橋逆變器工作在導(dǎo)通過程還是續(xù)流過程的方法是:檢測(cè)三相 全橋逆變器功率管是否全部關(guān)斷，當(dāng)三相全橋逆變器功率管不是全部關(guān)斷時(shí)，則表明三相 全橋逆變器處于導(dǎo)通過程；當(dāng)三相全橋逆變器功率管全部關(guān)斷，則表明三相全橋逆變器處 于續(xù)流過程。
[0019] 上述所述步驟（3)中計(jì)算三相相反電勢(shì)的方法是：利用電流傳感器檢測(cè)永磁同步 電機(jī)三相相電流ia、ib、iC，再結(jié)合步驟(2)中的三相相電壓Ua、Ub、U c，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)三相相反電勢(shì)ea、e b、e。：
[0020]
12345678 其中，Ra、Rb、Rc分別為永磁同步電機(jī)三相相電阻，La、Lb、L c分別為永磁同步電機(jī)三 相相電感。 2
[0022 ]上述所述步驟(4)計(jì)算永磁同步電機(jī)角速度的方法是，采用所述永磁同步電機(jī)A、 8、(：三相相反電勢(shì)63、61)、6。，以及永磁同步電機(jī)反電勢(shì)系數(shù)1((3，利用下式計(jì)算得到永磁同步 電機(jī)角速度ω: 3
[0023]
4 上述所述步驟(5)計(jì)算永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的方法是，對(duì)永磁同步電機(jī)角速度 積分得到電機(jī)轉(zhuǎn)子位置Θ: 5 9 = 6 有益效果:本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果主要是： 7 1、本發(fā)明的用于檢測(cè)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢測(cè)精度高，實(shí)時(shí)性 好。 8 2、本發(fā)明的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測(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)轉(zhuǎn)子位置難以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)的問題。
【附圖說明】
[0029] 圖1為永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 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)一步的詳細(xì)說明。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。
[0031] 如圖1所示，本發(fā)明的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)裝置，包括直流電壓源、 三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 三相全橋逆變器，為三相全橋逆變器提供電源，且所述直流電壓源的中點(diǎn)接地;所述三相全 橋逆變器由三條支路并聯(lián)而成，各條支路均包含相互串聯(lián)的兩個(gè)M0S管，且各M0S管均連接 有反并聯(lián)二極管，所述三相全橋逆變器的三條支路分別連接永磁同步電機(jī)的A、B、C三相，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100M Ω的電阻器件。
[0032] 基于以上所述的檢測(cè)裝置，本發(fā)明的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)裝置的檢 測(cè)方法，包括如下步驟：
[0033] (1)確定永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)電壓
[0034]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； [0035] (2)確定永磁同步電機(jī)A、B、C三相端電壓和相電壓
[0036] 永磁同步電機(jī)端電壓的確定，可分三相全橋逆變器導(dǎo)通過程和續(xù)流過程兩種情況 分別考慮，三相全橋逆變器處于導(dǎo)通過程或續(xù)流過程通過檢測(cè)三相全橋逆變器