[發明專利]三相電機的轉子位置感測系統以及相關方法

在審

• 申請號: 201710587982.2
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107645255A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 高井和順
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H02P6/185
• 分類號: H02P6/185
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 劉倜

技術領域

本文檔的各方面整體涉及三相電機。特定實施方式涉及使用星形(Y形)配置或三角形配置的三相電機。特定實施方式涉及永磁同步電機(PMSM)。

背景技術

三相電力系統使用三個導體，每個導體承載交流電。這些電流具有相同的頻率和振幅，但每個電流相對于另外兩個電流的相差為三分之一。這種相位差導致在每個導體在另一個導體上的電壓峰值后的三分之一周期出現電壓峰值(以此類推)，這種效應可用于在電機中生成旋轉磁場。存在利用此類旋轉磁場的永磁同步電機(PMSM)，包括表面PMSM(SPMSM)和內嵌/內部PMSM(IPMSM)。

發明內容

用于感測電機的轉子位置的系統(系統)的實施方式可包括：控制器，其與星形配置三相永磁同步電機(PMSM)耦接，該控制器被配置為致使致使向PMSM施加多個電壓脈沖；定時器和/或模數轉換器(ADC)，其與PMSM和控制器耦接并且被配置為由與PMSM藕接的三相逆變器測量多個值(測量值)，測量值中的每個與多個電壓脈沖中的一個對應并且包括與PMSM的電感對應的電流值或與PMSM的電感對應的時間值；以及一個或多個邏輯元件，其被配置為基于測量值并使用一種或多種位置算法來計算PMSM的轉子相對于PMSM的定子的位置；其中該系統被配置為當轉子處于停止配置時以及當轉子處于旋轉配置時計算轉子的位置。

用于感測電機的轉子位置的系統(系統)的實施方式可包括以下中的一者、全部或任一者：

一個或多個邏輯元件可與一個或多個分流電阻器耦接，所述分流電阻器與三相逆變器耦接。

該系統可被配置為計算不使用矢量控制(磁場定向控制)來控制的PMSM的轉子的位置。

PMSM可為表面永磁同步電機(SPMSM)。

PMSM可為內嵌永磁同步電機(IPMSM)。

一個或多個邏輯元件可計算轉子的位置，準確度在30度以內。

該系統可包括定時器、與定時器耦接的比較器以及信號處理器，該信號處理器與定時器耦接并且被配置為響應于來自比較器的輸入來在啟動配置與停止配置之間切換定時器。

一種或多種位置算法可包括

和/或

其中每個α_i包括介于0和2π之間的值，并且其中每個y_i包括測量值中的一個。

該系統可被配置為計算使用矢量控制(磁場定向控制)來控制的PMSM的轉子的位置。

用于感測電機的轉子位置的系統(系統)的實施方式可包括：與星形配置三相永磁同步電機(PMSM)耦接的控制器，該控制器被配置為將多個電壓脈沖施加到PMSM；至少三個分流電阻器，其與同PMSM耦接的三相逆變器耦接；定時器和/或模數轉換器(ADC)，其與至少三個分流電阻器耦接并且被配置為測量多個值(測量值)，測量值中的每個與多個電壓脈沖中的一個對應并且包括與PMSM的電感對應的電流值或與PMSM的電感對應的時間值；以及一個或多個邏輯元件，其與定時器和/或ADC耦接并且被配置為基于測量值并使用一種或多種位置算法來計算PMSM轉子相對于PMSM的定子的位置；其中該系統被配置為當轉子處于停止配置時以及當轉子處于旋轉配置時計算轉子的位置。

用于感測電機的轉子位置的系統(系統)的實施方式可包括以下中的一者、全部或任一者：

該系統可被配置為計算不使用矢量控制(磁場定向控制)來控制的PMSM的轉子的位置。

該系統可包括定時器、ADC、比較器和多路復用器，其各自與該一個或多個邏輯元件耦接。

該系統還可包括取樣與保持元件(S/H)和模擬多路復用器(AMUX)，其與該一個或多個邏輯元件耦接。

一個或多個位置算法可包括

和

其中每個α_i包括介于0和2π之間的值，并且其中每個y_i包括測量值中的一個。