[發明專利]一種永磁同步電機轉子磁場檢測電路及檢測定位方法

在審

• 申請號: 202110025026.1
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112671278A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 韓瑞雪;李彬;高志宇;王喆;諶興良
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: H02P6/16
• 分類號: H02P6/16
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 劉英梅

1.一種永磁同步電機轉子磁場檢測電路，其特征在于：包括DC-DC電源模塊、電池模塊、控制器、增量式編碼器以及FLASH模塊；

所述DC-DC模塊，用于外部電源轉換，為控制器、FLASH模塊以及增量式編碼器提供主要電源供給；

所述電池模塊作為輔助電源，當DC-DC電源斷開后為控制器、FLASH模塊以及增量式編碼器供電，實現電機轉子磁場角位置寫入到FLASH；

所述控制器，用于接收編碼器發送的正交脈沖信號，進行轉子磁場角位置計算，同時控制FLASH讀寫；

所述增量式編碼器，用于檢測電機軸相對角位置信息，并將位置信號發送到控制器；

所述FLASH模塊，用于實現轉子磁場角位置信息存儲。

2.根據權利要求1所述的永磁同步電機轉子磁場檢測電路，其特征在于：所述控制器選擇單片機或者DSP芯片。

3.一種永磁同步電機轉子磁場檢測定位方法，其特征在于：基于權利要求1或2所述的永磁同步電機轉子磁場檢測電路，包括如下檢測步驟：

步驟1、電機轉子磁場初始標定：

在電機處于空載狀態下，進行勵磁電流I_d＝I_m和轉矩電流I_q＝0的電流環伺服控制，實現轉子磁場零位電角度標定；

其中，勵磁電流設定值為I_m＝T_m/C_T，T_m為轉子磁場初始標定勵磁轉矩，其取值為電機額定轉矩的0.05倍，C_T為電機轉矩系數，同時在整個電機轉子磁場初始標定期間設定電機電角度θ_E恒為0；

步驟2、在完成電機轉子磁場初始標定之后進行電機電角度計算，具體計算公式為：

其中N為編碼器線數，n為當前時刻對編碼器輸出脈沖計數值，包括兩組正交脈沖的上升沿和下降沿；

步驟3、完成上述轉子磁場標定后，控制器和編碼器不斷電，將電機裝配到伺服系統上，裝配過程中電機轉子允許發生轉動而不影響轉子磁場定位；

步驟4、控制器實時測量DC-DC模塊輸出供電電壓V_sense1和電池模塊供電電壓V_sense2，當系統斷電，DC-DC輸出電壓V_sense1為零時，在電池模塊輔助電源供電下，將當前電機轉子位置信息寫入到FLASH中，控制器關閉所有控制信號，進入到低功耗模式；當電池電壓V_sense2小于控制器供電電壓閾值時，在DC-DC模塊供電下將當前轉子位置信息寫入到FLASH中，同時發出電池電量不足警示信號，提醒更換電池；

步驟5、DC-DC模塊重新上電，控制器讀一次FLASH獲取電機轉子磁場角位置。

4.根據權利要求3所述的永磁同步電機轉子磁場檢測電路，其特征在于：步驟1的標定計算過程如下：

1.1、電流從三相靜止坐標系到兩相靜止坐標系變換：

1.2、電流從兩相靜止坐標系到兩相旋轉坐標系變換，考慮θ_E＝0，有：

1.3、采用PI控制對勵磁電流和轉矩電流分別進行控制，控制算法表達式為：

U_I＝K_pIΔI+K_iI∑ΔI

U_I為電流閉環控制器的輸出，對于勵磁電流控制，ΔI＝I_m-I_q，對于轉矩電流控制，ΔI＝0-I_d，∑ΔI為累計電流偏差，K_pI和K_i1分別為比例控制增益和積分控制增益；

1.4、上步計算結果通過SVPWM輸出到功率放大電路進而驅動電機動作，整個控制過程持續時間為一秒，在電磁力作用下最終使電機轉子磁場定位到某個位置上，此時控制器認定當前位置為轉子磁場零位。