[發(fā)明專利]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)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310753982.7
• 申請(qǐng)日: 2013-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN103701375A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王玉凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市匯川技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): H02P6/20
• 分類號(hào): H02P6/20
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 陸軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，更具體地說，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)

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。

永磁同步電機(jī)由勵(lì)磁三相同步電機(jī)發(fā)展而來，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)。現(xiàn)有的永磁同步電機(jī)主要有FVC（閉環(huán)矢量控制）和SVC（開環(huán)矢量控制）兩種控制模式。

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。

然而在SVC開環(huán)矢量控制模式下，由于沒有編碼器位置反饋，因此必須借助具體的算法來獲得永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)位置，比如通過檢測(cè)電壓和電流的變化來估算永磁同步電機(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)的依賴性很大，難以保證完全解耦，使控制效果大打折扣。

特定的應(yīng)用場(chǎng)合中，有可能需要在SVC開環(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)，影響用戶的使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的在開環(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。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(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；

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。

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：

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U_VU、U_VW；

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U_SR、U_ST；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：

U_SR=K×U_VU；

U_ST=K×U_VW；

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。

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：

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：

U_RT=U_ST-U_SR；

U_R=(U_RT-U_SR)/3;

U_S=(U_RT+U_SR)/3;

U_T=-U_R-U_S;