专利名称：永磁同步电机零位初始角自动标定装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及角度的测量设备领域，具体为一种永磁同步电机零位初始角自动标定
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背景技术：
基于对节能要求的不断提升，高效的永磁同步电机开始得到广泛的应用。如图1 所示，永磁同步电机驱动系统由电池1、电机控制器2、原动机3、联轴器4和永磁同步电机 5组成，电池1输出的直流电输入电机控制器2，经电机控制器2转换成三相交流电后输入永磁同步电机5，原动机3通过联轴器和永磁同步电机5的转子连接。转子位置检测是用于永磁同步电机的电压空间矢量脉宽调制(即Space-Vector Pulse Width Modulation，简称SVPWM)的重要环节，永磁同步电机的转子位置检测通常用旋转变压器实现，而旋转变压器的零位角与永磁同步电机零位角通常存在偏差，永磁同步电机和旋转变压器的制造和安装公差又使得该偏差值不固定，如果不能准确而快速的对偏差值进行标定，会严重影响永磁同步电机的控制性能。目前，对永磁同步电机零位初始角的标定，通常采取人工校对的办法，人工校对方法的主观性比较强，不同测试人员对偏差值的判断差异比较大，而且人工校对方法需要耗费测试人员较多的时间校对，不易工程化。因此，现有的永磁同步电机零位初始角的标定存在缺陷，妨碍了永磁同步电机的应用。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种的精度高、耗时短的零位初始角的标定设备， 本发明公开了一种永磁同步电机零位初始角自动标定装置及其使用方法。本发明通过如下技术方案达到发明目的
一种永磁同步电机零位初始角自动标定装置，包括隔离电压传感器和旋转变压器，隔离电压变压器有两个，其特征是还包括电压采样解码器、旋转变压器解码芯片和信号处理器，隔离电压变压器分别通过信号线和电压采样解码器连接，旋转变压器通过信号线和旋转变压器解码芯片连接，信号处理器通过信号线分别连接电压采样解码器和旋转变压器解码芯片。所述的永磁同步电机零位初始角自动标定装置，其特征是信号处理器采用单片机、单板机、微机和PLC中的任意一种。所述的永磁同步电机零位初始角自动标定装置的使用方法，其特征是
将两个隔离变压器分别串联在电机控制器输出的三相交流电中的两相上，隔离变压器用于采集线电压信息，将旋转变压器的定子设于永磁同步电机的定子上，将旋转变压器的转子设于永磁同步电机的转子上，旋转变压器用于采集永磁同步电机转子的位置信息。电机控制器不工作，永磁同步电机由原动机拖动进行旋转并达到恒定转速，隔离变压器采集的线电压信息经电压采样解码器处理后转换为电压信号，并将此电压信号输入信号处理器，旋转变压器采集的永磁同步电机转子的位置信息经旋转变压器解码器芯片处理后转换
3为永磁同步电机转子位置角度信号，并将此位置信号输入信号处理器。信号处理器的处理流程由如下依次进行的六个步骤组成初始化、采样位置及线电压、判断当前角度、采集线电压、判断和标定。初始化时，首先初始化零位初始角为零。采样位置及线电压时，信号处理器以20us的周期采样永磁同步电机转子的位置信号和线电压信号。判断当前角度时，转子当前角度等于旋转变压器输出的转子位置角度减去初始零位角。采集线电压时，通过隔离变压器采集永磁同步电机两条相线之间的线电压。判断时，当永磁同步电机转子的实际位置位于零角度位置时，判断此时的永磁同步电机的线电压是否达到线电压最大值，若达到最大值，则转入标定步骤，标定时，将当前位置标定为零位初始角；若没有达到最大值，则减小零位初始角的值，并重复自采样位置及线电压起至判断止的四步骤，直至标定完成。所述的永磁同步电机零位初始角自动标定装置的使用方法，其特征是永磁同步电机由原动机拖动进行旋转并达到的恒定转速为1000转/分钟。所述的永磁同步电机零位初始角自动标定装置的使用方法，其特征是信号处理器的处理流程中采集线电压时，通过隔离变压器采集永磁同步电机两条相线之间的相反电势，使得这两条相线之间的相反电势的最大值与永磁同步电机的旋变零位重合，此时的永磁同步电机的旋变输出值为零位的偏移量。本发明通过简单的采样处理电路，可以实现针对永磁同步电机零位初始角的快速批量化检测，本发明的有益效果是精度高，耗时短，效率高。
图1是现有技术永磁同步电机驱动系统的结构示意图； 图2是本发明的结构示意图3是本发明使用时的连接示意图； 图4是本发明使用时零位初始角标定的流程图。
具体实施例方式以下通过具体实施例进一步说明本发明。实施例1
一种永磁同步电机零位初始角自动标定装置，包括隔离电压传感器11、旋转变压器 12、电压采样解码器13、旋转变压器解码芯片14和信号处理器15，如图2所示，具体结构是隔离电压变压器11有两个，隔离电压变压器11分别通过信号线和电压采样解码器13 连接，旋转变压器12通过信号线和旋转变压器解码芯片14连接，信号处理器15通过信号线分别连接电压采样解码器13和旋转变压器解码芯片14。信号处理器15可以采用单片机、单板机、微机和PLC中的任意一种，本实施例采用单片机。本实施例使用时，如图3所示，将两个隔离变压器11分别串联在电机控制器2输出的三相交流电中的B、C两相上，隔离变压器11用于采集线电压信息，将旋转变压器12的定子设于永磁同步电机5的定子上，将旋转变压器12的转子设于永磁同步电机5的转子上，旋转变压器12用于采集永磁同步电机5转子的位置信息。进行零位初始角标定时，将两个隔离变压器11分别串联在电机控制器2输出的三相交流电中的两相上，隔离变压器11 用于采集线电压信息，将旋转变压器12的定子设于永磁同步电机5的定子上，将旋转变压器12的转子设于永磁同步电机5的转子上，旋转变压器12用于采集永磁同步电机5转子的位置信息。电机控制器2不工作，永磁同步电机5由原动机7拖动进行旋转并达到恒定转速 1000转/分钟，隔离变压器11采集的线电压信息经电压采样解码器13处理后转换为电压信号，并将此电压信号输入信号处理器15，旋转变压器12采集的永磁同步电机5转子的位置信息经旋转变压器解码器芯片14处理后转换为永磁同步电机5转子位置角度信号，并将此位置信号输入信号处理器15。信号处理器15的处理流程由如下依次进行的六个步骤组成初始化、采样位置及线电压、判断当前角度、采集线电压、判断和标定。初始化时，首先初始化零位初始角为零。采样位置及线电压时，信号处理器15以20us的周期采样永磁同步电机5转子的位置信号和线电压信号。判断当前角度时，转子当前角度等于旋转变压器12输出的转子位置角度减去初始零位角。采集线电压时，通过隔离变压器11采集永磁同步电机5两条相线之间的线电压。判断时，当永磁同步电机5转子的实际位置位于零角度位置时，判断此时的永磁同步电机5的线电压是否达到线电压最大值，若达到最大值，则转入标定步骤，标定时，将当前位置标定为零位初始角；若没有达到最大值，则减小零位初始角的值，并重复自采样位置及线电压起至判断止的四步骤，直至标定完成。实施例2
一种永磁同步电机零位初始角自动标定装置，包括隔离电压传感器11、旋转变压器 12、电压采样解码器13、旋转变压器解码芯片14和信号处理器15。本实施例使用时，信号处理器15的处理流程由如下依次进行的六个步骤组成初始化、采样位置及线电压、判断当前角度、采集线电压、判断和标定。采集线电压时，通过隔离变压器11采集永磁同步电机5 两条相线之间的相反电势，使得这两条相线之间的相反电势的最大值与永磁同步电机5的旋变零位重合，此时的永磁同步电机5的旋变输出值为零位的偏移量。其他结构和使用方法都和实施例1同。
权利要求
1.一种永磁同步电机零位初始角自动标定装置，包括隔离电压传感器(11)和旋转变压器(12)，隔离电压变压器(11)有两个，其特征是还包括电压采样解码器(13)、旋转变压器解码芯片(14)和信号处理器(15)，隔离电压变压器(11)分别通过信号线和电压采样解码器(1 连接，旋转变压器(1 通过信号线和旋转变压器解码芯片(14)连接，信号处理器(15)通过信号线分别连接电压采样解码器(13)和旋转变压器解码芯片(14)。
2.如权利要求1所述的永磁同步电机零位初始角自动标定装置，其特征是信号处理器(1 采用单片机、单板机、微机和PLC中的任意一种。
3.如权利要求1或2所述的永磁同步电机零位初始角自动标定装置的使用方法，其特征是将两个隔离变压器(11)分别串联在电机控制器⑵输出的三相交流电中的两相上，隔离变压器(11)用于采集线电压信息，将旋转变压器(12)的定子设于永磁同步电机(5)的定子上，将旋转变压器(1 的转子设于永磁同步电机( 的转子上，旋转变压器(1 用于采集永磁同步电机(5)转子的位置信息；电机控制器(2)不工作，永磁同步电机(5)由原动机(7)拖动进行旋转并达到恒定转速，隔离变压器(11)采集的线电压信息经电压采样解码器(13)处理后转换为电压信号，并将此电压信号输入信号处理器(15)，旋转变压器(1 采集的永磁同步电机( 转子的位置信息经旋转变压器解码器芯片(14)处理后转换为永磁同步电机( 转子位置角度信号，并将此位置信号输入信号处理器(15)；信号处理器(1 的处理流程由如下依次进行的六个步骤组成初始化、采样位置及线电压、判断当前角度、采集线电压、判断和标定，初始化时，首先初始化零位初始角为零；采样位置及线电压时，信号处理器(1 以20us的周期采样永磁同步电机( 转子的位置信号和线电压信号；判断当前角度时，转子当前角度等于旋转变压器(12)输出的转子位置角度减去初始零位角；采集线电压时，通过隔离变压器(11)采集永磁同步电机(5)两条相线之间的线电压；判断时，当永磁同步电机(5)转子的实际位置位于零角度位置时，判断此时的永磁同步电机(5)的线电压是否达到线电压最大值，若达到最大值，则转入标定步骤，标定时，将当前位置标定为零位初始角；若没有达到最大值，则减小零位初始角的值，并重复自采样位置及线电压起至判断止的四步骤，直至标定完成。
4.如权利要求3所述的永磁同步电机零位初始角自动标定装置的使用方法，其特征是永磁同步电机(5)由原动机(7)拖动进行旋转并达到的恒定转速为1000转/分钟。
5.如权利要求3所述的永磁同步电机零位初始角自动标定装置的使用方法，其特征是信号处理器(1 的处理流程中采集线电压时，通过隔离变压器(11)采集永磁同步电机 (5)两条相线之间的相反电势，使得这两条相线之间的相反电势的最大值与永磁同步电机 (5)的旋变零位重合，此时的永磁同步电机(5)的旋变输出值为零位的偏移量。
全文摘要
本发明涉及角度的测量设备领域，具体为一种永磁同步电机零位初始角自动标定装置及其使用方法。一种永磁同步电机零位初始角自动标定装置，包括隔离电压传感器(11)和旋转变压器(12)，其特征是还包括电压采样解码器(13)、旋转变压器解码芯片(14)和信号处理器(15)，隔离电压变压器(11)和电压采样解码器(13)连接，旋转变压器(12)和旋转变压器解码芯片(14)连接。永磁同步电机零位初始角自动标定装置的使用方法，其特征是信号处理器(15)的处理流程由初始化、采样位置及线电压、判断当前角度、采集线电压、判断和标定组成。本发明精度高，耗时短，效率高。
文档编号H02P6/16GK102545761SQ20101061535
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者张玉柱, 徐性怡, 李鑫 申请人:上海大郡动力控制技术有限公司