[發(fā)明專利]一種永磁同步電機(jī)自抗擾啟動(dòng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210180072.X
• 申請(qǐng)日: 2012-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN102684595A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高強(qiáng);張?jiān)?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州萬工科技有限公司
• 主分類號(hào): H02P21/14
• 分類號(hào): H02P21/14
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種永磁同步電機(jī)自抗擾啟動(dòng)方法，屬于電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)是用稀土永磁體代替勵(lì)磁繞組所構(gòu)成的一種新型同步電機(jī)。它結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、效率高、功率因數(shù)高，轉(zhuǎn)子無發(fā)熱問題，有大的過載能力，小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和小的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。永磁同步電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制需要精確的轉(zhuǎn)子位置和速度信號(hào)去實(shí)現(xiàn)磁場定向。在傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，通常采用旋轉(zhuǎn)變壓器或光電編碼器來檢測轉(zhuǎn)子的位置和速度。然而，這些額外的傳感器、連接器、電纜等增加了系統(tǒng)的成本，并且降低了系統(tǒng)的可靠性。因此，消除這些裝置可以提高系統(tǒng)的可靠性并降低成本。

無位置傳感器的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)需要通過算法估計(jì)轉(zhuǎn)子的位置，尤其是轉(zhuǎn)子的初始位置是一個(gè)很重要的量，如果初始位置估算的不準(zhǔn)確，則可能在電機(jī)起動(dòng)時(shí)發(fā)生反轉(zhuǎn)或者導(dǎo)致電機(jī)起動(dòng)失敗，并影響系統(tǒng)起動(dòng)后的運(yùn)行性能。已有的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種永磁同步電機(jī)自抗擾啟動(dòng)方法，針對(duì)PMSM的啟動(dòng)設(shè)計(jì)一個(gè)自抗擾啟動(dòng)的軟件模塊，以直接用于開環(huán)啟動(dòng)或高頻注入等啟動(dòng)模式，實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)功能，有效控制電機(jī)運(yùn)行。

本發(fā)明提出的永磁同步電機(jī)自抗擾啟動(dòng)方法，包括以下步驟：

（1）在磁場定向坐標(biāo)上，將電機(jī)的電流矢量分解成為產(chǎn)生磁通的勵(lì)磁電流分量i_d和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流分量i_q，并使勵(lì)磁電流分量i_d和轉(zhuǎn)矩電流分量i_q互相垂直；

（2）設(shè)永磁同步電機(jī)為三相定子繞組方式，其中A，B，C為角度互差120°的三相定子繞組，設(shè)U_a，U_b，U_c為三相定子繞組的相電壓，則有：

三相定子電壓的合成矢量為U_s，合成矢量U_s的軌跡為一個(gè)圓，即：

U_s=U_a+a*U_b+a²*U_c=U_msinωt-jU_mcosωt=U_me^-jωt

其中，U_m為三相定子繞組的相電壓幅值，ω為電機(jī)轉(zhuǎn)子角頻率；

（3）實(shí)時(shí)檢測永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度ω_r和角位置θ，并實(shí)時(shí)檢測永磁同步電機(jī)的任意兩相定子的相電流i_a和i_b，并對(duì)相電流進(jìn)行矢量變換，得到矢量變換后的i_d和i_q，對(duì)i_d和i_q分別通過比例積分調(diào)節(jié)器，得到永磁同步電機(jī)三相定子的交直流軸電壓值u_d和u_q，該電壓值u_d和u_q經(jīng)過坐標(biāo)變換后，得到永磁同步電機(jī)三相定子的電壓值u_α和u_β，利用空間矢量占空比控制方法對(duì)電壓值u_α和u_β進(jìn)行處理后，得到用于驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的六路脈沖逆變器控制信號(hào)；

（4）上述六路脈沖逆變器控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，使永磁同步電機(jī)啟動(dòng)，檢測永磁同步電機(jī)逆變器的母線電流i_bus和反電動(dòng)勢，對(duì)母線電流i_bus和反電動(dòng)勢進(jìn)行判斷，若母線電流i_bus及反電動(dòng)勢的值同時(shí)不為零，則使永磁同步電機(jī)逆變器執(zhí)行等待或強(qiáng)制停止命令，即向永磁同步電機(jī)發(fā)出一組設(shè)定的參考電壓矢量，強(qiáng)制轉(zhuǎn)子停止或定位，參考電壓矢量的取值為占空比不變的軸向矢量，若母線電流i_bus及反電動(dòng)勢的值同時(shí)為零，則使永磁同步電機(jī)逆變器進(jìn)入預(yù)啟動(dòng)模式；

（5）當(dāng)步驟（4）的預(yù)啟動(dòng)失敗時(shí)，設(shè)置一個(gè)間隔啟動(dòng)時(shí)間T_n和重新啟動(dòng)次數(shù)w，使永磁同步電機(jī)每隔時(shí)間T_n重新啟動(dòng)一次，共啟動(dòng)小于等于w次，若啟動(dòng)失敗，向永磁同步電機(jī)逆變器發(fā)送故障信息；

（6）在矢量變換后的坐標(biāo)系下，三相定子電壓方程的矩陣形式為：