[發明專利]確定無鐵PMSM電機的轉子的取向的方法和電機系統

有效

• 申請號: 201710723071.8
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107769633B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: D.弗里克;J-S.馬里提奧斯;M.塔那斯柯維克;D.尼曼
• 申請（專利權）人: 麥克森國際股份公司
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18;H02P21/18;H02P21/24;H02P25/022
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 盧江;鄭冀之

描述了一種用于從已知轉子角中無傳感器地確定無鐵PMSM電機的轉子的取向的方法，該方法包括下列步驟：a.根據轉子角確定轉子系統；b.在轉子系統的形成轉矩的方向上在電機的相上施加電壓脈沖；c.測量電機的相中的電流；d.從所測量的電流中確定沿著形成通量的軸的預期反向EMK；e.通過對沿著形成通量的軸的預期反向EMK和/或基于濾波器的累積函數進行時間積分來形成預期反向EMK的積分；以及f.從預期反向EMK和/或累積函數的積分的符號中確定轉子的取向。

技術領域

本發明處于調節電子換向電機的領域。本發明涉及一種用于無傳感器地確定無鐵永磁同步電機（PMSM）的轉子的取向的方法。

背景技術

調節電子換向電機中的主題之一是轉子的位置確定。轉子的位置確定包括確定轉子角，為此從現有技術中公知不同方法。

常規而言，轉子的位置通過位置傳感器、例如霍爾傳感器或編碼器來確定。在這些系統的情況下公知的是，位置傳感器對系統的可靠性以及成本具有不利影響。

因此，為了降低成本和提高系統的魯棒性，優選不同的用于確定轉子的位置的無傳感器方法，其中為了位置確定，尤其是充分利用電機的各向異性、飽和效應、轉子結構中的非對稱性或者轉子偏心性。

無傳感器確定的一種方案在于測量由于轉動的永磁體造成的感應電壓（EMK）并且分析過零點。但是該方法所具有的缺點是，需要轉子的最小轉速，以便獲得足夠大的EMK的幅度以用于位置確定的足夠的信噪比。在靜止狀態下，該方法在原則上是不合適的。在實際中，電機因此常常在不知道轉子位置的情況下通過專門的起動過程被致動，以便達到可借助于EMK來應用測量方法的最小轉速。

另一用于確定轉子位置的方法是INFORM方法（Indirect flux detection by on-line reactance measurement，通過在線電抗測量的間接磁通探測），該方法由M.Schroedl研發，并且例如在ETEP（卷1，No.1，1991年1月/2月, 第47-53頁）中予以了描述并且適用于靜止狀態以及低轉速。在INFORM方法中，分析相的由于確定的測試電壓矢量造成的電流升高，以便確定不同空間矢量方向上的復數定子電感。然后從定子電感中確定轉子位置。用于無鐵PMSM電機的所述方法的缺點是，在施加電壓矢量時出現的高電流，所述高電流可能導致電流的畸變并且隨著這些畸變導致擺矩。

EP2924870 A1描述了一種用于確定多相電機的轉子尤其是在靜止狀態下的位置、即轉子角的方法。該方法包括下列步驟：在電機的相上施加電壓；測量相中的電流；基于所測量的電流確定轉子位置。轉子位置的確定基于在電機的相處具有電壓零的周期期間所測量的電流值。

在所描述的用于確定轉子位置的方法中確定轉子角，其中轉子的取向（或極性）在原則上保持為不確定的。也就是說，在轉子位置的確定中存在180°的不確定性。

在公知方法中，轉子的極性可以在使用飽和效應的情況下被確定，其方式是，在所估計的d方向上引入定子繞組中的電流。在正d方向上的電流的情況下，飽和提高，而在負d方向上，飽和減小。在INFORM方法中，例如可以通過在所預料的d方向上施加電流來確定轉子的極性，其中當電流在正d方向上被引入時電流升高更大。在此，所施加的電流必須足夠大，以便導致磁通的顯著改變，其中所施加的電流越大，該方法就越好地發揮作用。尤其是在具有無鐵線圈的電機中，這所具有的缺點是，電流應當為如下大小：在所述大小的情況下，電機和控制電子設備將受到損傷。此外，這不利地導致，在所施加的電流的所預料的d方向與實際d方向存在偏差的情況下，生成轉矩，該轉矩能夠導致轉子的可能顯著的運動。