[發明專利]一種永磁同步電機的轉子初始位置檢測裝置

有效

• 申請號: 201711470614.6
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN107994833B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 譚國俊;吳翔;李浩;楊波;劉光輝;馬凱
• 申請（專利權）人: 徐州中礦大傳動與自動化有限公司
• 主分類號: H02P21/32
• 分類號: H02P21/32;H02P21/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種永磁同步電機的轉子初始位置檢測裝置，所述裝置包括初始位置檢測數字計算模塊、驅動電路、三相逆變器模塊、永磁同步電機與電流傳感器以及采樣電路，所述驅動電路接收初始位置檢測數字計算模塊1的信號，產生IGBT的驅動信號，述的三相逆變器模塊根據驅動電路產生的驅動信號，控制各相上、下橋臂IGBT開通和關斷，所述的永磁同步電機的三相定子與三相逆變器模塊連接，所述電流傳感器與采樣電路采集永磁同步電機的a、b與c三相定子電流ia、ib與ic，本發明的定位精度受電機的凸極率、飽和特性、電流傳感器的精度以及電流采樣裝置零漂的影響大大減小，有效地提高了轉子初始位置檢測的精度。

技術領域

本發明涉及一種檢測裝置，具體涉及一種永磁同步電機的轉子初始位置檢測裝置，屬于永磁同步電機控制技術領域。

背景技術

永磁同步電機運行效率高、功率密度大、控制性能優異，被廣泛應用于電動汽車、電梯、礦井提升機、風力發電等電力傳動領域。

獲取永磁同步電機的轉子位置是實現高性能調速的必要條件之一，在實際的永磁同步電機調速系統中，主要采取兩大類方法來獲取轉子位置。一是通過在電機軸端安裝轉子位置傳感器，如霍爾傳感器、增量式光電編碼器、絕對式光電編碼器、旋轉變壓器等。二是采用無位置傳感器技術，即采用轉子位置觀測器計算的方法估算轉子位置。

無論采用哪種轉子位置檢測方法，都首先要檢測出轉子的初始位置。對于采用霍爾傳感器與增量式編碼器測量轉子位置的場合，在電機每次啟動時都要進行轉子初始位置檢測。而對于采用絕對式光電編碼器、旋轉變壓器測量轉子位置的場合，在安裝后必須測量出位置傳感器零位與轉子位置零位的偏差，因此也需要一次轉子初始位置檢測。對于無位置傳感器技術，在電機起動時需要檢測出轉子初始位置以作為轉子位置觀測器的初始值。

傳統的初始位置檢測方法可以分為通直法、轉子微動法、高頻電壓注入法和脈沖電壓注入法等。通直法通過向電機定子施加直流電壓，將轉子拉動至特定位置，此種方法需要轉動電機，而且轉動方向不確定，因此在大部分場合中應用受限。轉子微動法通過短時注入不同位置的電壓空間矢量，并根據位置傳感器檢測出轉子運動方向，逐步逼近計算出轉子初始位置，但是此種方法的控制精度依賴于機械軸的轉動慣量，當機械在轉動慣量增加時，初始位置檢測精度明顯下降。高頻電壓注入法通過向電機定子注入高頻電壓，并根據電機的數學模型計算出轉子初始位置，此種方法依賴于電機參數，而且實現復雜。脈沖電壓注入法通過注入不同方向的電壓空間矢量，設計合理的電流判據來計算轉子初始位置，在現有技術中，申請號為201510916273.5的發明專利中，根據電流傳感器采集到的三相電流的大小以及注入電壓矢量的角度計算而來的假定坐標系下的d軸電流幅值判斷轉子初始位置，并通過調節注入電壓空間矢量的幅值確保電機在初始位置檢測過程中保持靜止，但此種方法的檢測精度依賴于電機的凸極率和飽和特性以及電流傳感器的精度，并且受到電流采樣裝置零漂的影響，對于精度不高、凸極率較小以電機非飽和區寬廣的永磁電機而言，此種方法轉子初始位置檢測精度不高。鑒于現有技術中針對初始位置檢測方法一直不理想，因此，迫切的需要一種新的方案解決該技術問題。

發明內容

本發明正是針對現有技術中存在的技術問題，提供一種永磁同步電機的轉子初始位置檢測裝置，該方案實現簡便，可保持電機靜止，既適應于安裝位置傳感器的場合，也適應于采用無位置傳感器控制的場合，相比于傳統的脈沖電壓注入初始定位方法，本發明的定位精度受電機的凸極率、飽和特性、電流傳感器的精度以及電流采樣裝置零漂的影響大大減小，有效地提高了轉子初始位置檢測的精度。