[發明專利]一種永磁同步電機中轉子初始位置的定位方法及系統

有效

• 申請號: 201410220318.0
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN104022709B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 付彥超;雙波;趙小安;戈志強
• 申請（專利權）人: 廣東威靈電機制造有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

本發明屬于機電控制領域，提供了一種永磁同步電機中轉子初始位置的定位方法及系統。該方法及系統采用至少兩次定位方式，以保證對轉子初始位置的成功定位。這樣，若出現施加給定子的電壓矢量與轉子磁鏈矢量之間的角度為180度的情況，則后續定位可起到對第一次定位錯誤進行補救的作用，最終將電機的轉子成功定位在已知的位置，使得電機得以成功啟動。

技術領域

本發明屬于機電控制領域，尤其涉及一種永磁同步電機中轉子初始位置的定位方法及系統。

背景技術

目前，永磁同步電機正逐步取代異步電機而被廣泛應用在空調壓縮機中。為了提高永磁同步電機的運行效率，在電機控制部分通常采用磁場定向控制(Field OrientedControl，FOC)控制策略。

圖1示出了采用該控制策略的永磁同步電機控制系統的結構原理。該永磁同步電機控制系統包括用于將直流輸入轉換成三相交流輸出的三相逆變器、以及用于輸出PWM信號以驅動三相逆變器工作的永磁同步電機控制器。在永磁同步電機控制器中，單電阻電流采樣模塊用于采樣三相逆變器的母線電流；三相電流重構模塊用于對單電阻電流采樣模塊采樣的母線電流重構，得到三相定子線圈電流；逆派克變換模塊用于進行坐標變換，將旋轉坐標系下的直軸電壓U_d和交軸電壓U_q轉換為α-β靜止坐標系下的定子相電壓矢量的分量U_α和U_β；脈寬調制模塊根據兩個分量U_α和U_β計算實際輸出的PWM信號的占空比，生成并輸出具有相應占空比的PWM信號，以驅動三相逆變器中的開關進行相應的開合動作。

前述永磁同步電機控制系統控制電機啟動的過程包括如下三個子過程：定位過程，是指在電機啟動前，由于轉子位置未知而施加給定子一個恒定的電壓矢量，以使得轉子定位在某一已知的初始位置；開環拖動過程，是指控制轉子以初始位置為起點，緩慢增加定子上電壓矢量的旋轉速度，以將轉子拖動起來；閉環運行過程，是指當轉子的旋轉速度足夠高而使得轉子位置估算模塊的結果收斂(即：可估算出準確的轉子位置角度)時，對電機進行FOC控制。

在其中的定位過程中，現有技術采用了一次定位方式，這樣，若一次性施加給定子的電壓矢量使得定位后的轉子位置與期望值反向，則會導致定位失敗，使得電機無法成功啟動。所謂的期望值是指施加給定子的電壓矢量與轉子磁鏈矢量之間的角度為0，即施加給定子的電壓矢量與轉子磁鏈矢量同向，如圖2b所示；然而這種一次定位方式存在一種天然的缺陷，即在定位過程中有可能出現施加給定子的電壓矢量與轉子磁鏈矢量之間的角度為180度的情況，亦即出現施加給定子的電壓矢量與轉子磁鏈矢量反向的情況，如圖2c所示，該種定位反向的情況屬于無法自恢復的穩態，若在該轉子位置進行開環拖動操作，則極易造成失步，進而導致啟動失敗。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種永磁同步電機中轉子初始位置的定位方法，旨在解決現有技術采用一次定位方式對永磁同步電機的轉子進行初始位置的定位，容易導致定位失敗而使得電機無法成功啟動的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種永磁同步電機中轉子初始位置的定位方法，所述方法包括以下步驟：

根據上位機發出的啟動指令，控制單電阻電流采樣模塊和三相電流重構模塊停止工作；

根據上位機發出的所述啟動指令，至少兩次向逆派克變換模塊輸入旋轉坐標系下的直軸電壓值、交軸電壓值及轉子位置角度，以實現對轉子的至少兩次定位；

在最后一次向所述逆派克變換模塊輸入旋轉坐標系下的直軸電壓值、交軸電壓值及轉子位置角度后，相應控制所述單電阻電流采樣模塊和所述三相電流重構模塊恢復工作。

本發明實施例的另一目的在于提供一種永磁同步電機中轉子初始位置的定位系統，所述系統包括：

第一工作模式控制模塊，用于根據上位機發出的啟動指令，控制單電阻電流采樣模塊和三相電流重構模塊停止工作；