[發(fā)明專利]一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子零位檢測方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011493818.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN112671296B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李焱駿;張偉;師奕兵;向澤明;田陽;倪星雨;李澤同
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/18
• 分類號(hào): H02P21/18;H02P25/026;H02P27/08
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發(fā)明公開了一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子零位檢測方法，首先在定子dq坐標(biāo)系中，將定子直軸電壓矢量設(shè)定為一合適的值U_d，將交軸電壓矢量U_q和SVPWM模塊的合成矢量角為零，從而獲取轉(zhuǎn)子相對(duì)于最近A相的位置，再由該位置設(shè)定合成定子磁場的旋轉(zhuǎn)方向；保持U_d和U_q不變，通過控制SVPWM模塊的合成矢量角的增加或者減小，進(jìn)而控制轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，最后根據(jù)轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)得到的電角度計(jì)算出轉(zhuǎn)子的零位值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子零位檢測方法。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)具有高功率密度、高效率、體積小等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛運(yùn)用在冶金、陶瓷、橡膠、石油、紡織等行業(yè)的中，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。旋轉(zhuǎn)變壓器具有結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作靈敏、工作可靠、對(duì)環(huán)境條件要求低(特別是高溫、高粉塵的地方)、輸出信號(hào)幅度大和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用在較惡劣的工作環(huán)境。由于旋轉(zhuǎn)變壓器在安裝時(shí)存在偏差，且對(duì)于永磁同步電機(jī)的磁定向控制來說，轉(zhuǎn)子零位是否準(zhǔn)確直接影響了電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)效率，因此能夠準(zhǔn)確的獲取轉(zhuǎn)子零位直接影響了系統(tǒng)控制精度。

目前對(duì)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子零位的測量方法通常有以下幾種：

方法一：通過聯(lián)軸器將被測電機(jī)和穩(wěn)速電機(jī)連接在一起，將穩(wěn)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定為一個(gè)值，進(jìn)而拖動(dòng)被測電機(jī)勻速旋轉(zhuǎn)，這時(shí)可以通過波形解算的方式獲得電機(jī)和旋變的零點(diǎn)，計(jì)算這兩個(gè)零點(diǎn)的相位差就可以分析出電機(jī)與旋變的零位偏差。

方法一的缺陷：每臺(tái)電機(jī)的零點(diǎn)偏差不一致，會(huì)給驅(qū)動(dòng)器的匹配帶來困難。如果電機(jī)或驅(qū)動(dòng)器單一損壞需要重新調(diào)零，或者整體返修，而且測量設(shè)備需要額外的拖動(dòng)電機(jī)和相關(guān)電子和機(jī)械器件，增大了測量成本。

方法二：采用外接大功率直流電源的方式，先對(duì)電源進(jìn)行限流，然后對(duì)電機(jī)的三相繞組通直流電，其中，A相接直流電源的正端，B相和C相接直流電源的負(fù)端，通電后電機(jī)轉(zhuǎn)子會(huì)被拉到一個(gè)固定位置不動(dòng)，這個(gè)位置就為轉(zhuǎn)子的零位。

方法二的缺陷：每種永磁電機(jī)的磁阻扭矩和摩擦力不一樣，所需要的最小電流就不一樣，因此通過人為的方式對(duì)直流電源限流的調(diào)整就會(huì)變得很繁瑣，且硬件的不同也會(huì)造成所測零位存在偏差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子零位檢測方法，通過控制SVPWM合成的矢量角的增加或者減小進(jìn)而控制轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，然后根據(jù)轉(zhuǎn)子正反轉(zhuǎn)得到的電角度確認(rèn)轉(zhuǎn)子的零位值。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明為一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子零位檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、測量系統(tǒng)上電后采集旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出值，共計(jì)N次，然后計(jì)算這N個(gè)輸出值的算數(shù)平均值，記為θ_start；

(2)、在定子dq坐標(biāo)系中，令反PARK變換中的q軸矢量U_q為0，d軸矢量為U_d；設(shè)置SVPWM模塊的合成矢量角θ_svpwm為0，設(shè)定外部高壓電源的限流值，以控制合成旋轉(zhuǎn)矢量的方向指向d軸；

當(dāng)上述條件設(shè)定完成后，永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度θ，在等待一段時(shí)間t后，再次采集旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出值N次，并計(jì)算N個(gè)輸出值的算數(shù)平均值，記為θ_second；

(3)、通過比較兩個(gè)算數(shù)平均值，獲取轉(zhuǎn)子相對(duì)于最近A相的位置，再由該位置設(shè)定合成定子磁場的旋轉(zhuǎn)方向；

(4)、設(shè)定一個(gè)擺動(dòng)機(jī)械角度百分比M，將M等比例換算成旋轉(zhuǎn)變壓器的變化值Δθ，Δθ＝M*2^r，r表示旋轉(zhuǎn)變壓器的分辨率位數(shù)；

通過θ_start和Δθ計(jì)算出旋轉(zhuǎn)變壓器左右兩個(gè)邊界值，再按照合成定子磁場的旋轉(zhuǎn)方向的不同，分別作為永磁同步電機(jī)的第一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)邊界位置和第二個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)邊界位置；