专利名称：永磁同步电机转子初始位置的检测装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及通过矢量控制来控制电机的设备或方法领域，具体为一种永磁同步电机转子初始位置的检测装置及其使用方法。
背景技术：
永磁同步电机由于具有功率密度大，效率高等优点，在很多工业控制场合中得到了广泛应用。永磁同步电机控制系统在实际应用场合中，通常需要在电机上安装价格比较昂贵的绝对式编码器或者旋转变压器等位置传感器，用于获取转子磁极的绝对位置信息。现有的永磁同步电机转子初始位置检测方法分传感器法和无传感器法两大类。传感器法主要有:旋转变压器法、绝对式光电编码器法、电机内置位置传感器法；无传感器法主要有:高次谐波注入法、基于观测器的位置检测法。传感器法使用简单，但是安装复杂，成本高；而无传感器法算法较复杂，实现困难。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种的结构简单、安装方便、检测精确的矢量控制电机的设备和方法，本发明公开了一种永磁同步电机转子初始位置的检测装置及其使用方法。随着永磁同步电机控制技术的不断发展，为了进一步降低永磁同步电机驱动系统的成本，希望采用比较廉价的增量式编码器来检查位置信息，或者采用无位置传感器技术。然而，这两种方案都需要解决一个重要的问题，即必须在电机运行之前对转子初始位置进行准确定位，只有得到比较准确的转子初始位置信息之后，才能有效的采用矢量控制或者直接转矩控制技术来控制电机起动运行，因为永磁同步电机驱动系统通常采用矢量控制，矢量控制是利用从静止坐标系到旋转坐标系之间的变化，实现定子电流中励磁分量和转矩分量的解耦，从而使永磁同步电机能像直流电机那样分别对磁通和转矩进行独立控制。永磁同步电机转子位置的检测是矢量控制解耦的必要条件，只有准确知道转子位置，才可以按照矢量坐标变化的要求，将永磁同步电机等效成dq坐标系上的等效模型。转子初始位置的检测，是第一次施加定子电流矢量的基础。根据矢量控制的原则，若转子位置检测准确无偏差，那定子电流矢量所产生的磁势将与转子磁势刚好成90度直角关系，此时，两者的作用力最大，即定子电流矢量被充分利用。若转子位置检测不准确或者偏差很大时，则可能会造成两种磁势间作用力偏小甚至作用力方向与预先设定相反等情况，导致起动失败。总之，永磁同步电机要正常起动并运行，必须在电机定子三相绕组上施加正确的电流，产生相应的空间矢量磁势，与转子磁场相互作用，以驱动转子转动。转子初始位置检测准确与否将关系到定子三相绕组上施加的电流是否正确，以及是否最佳。本发明通过如下技术方案达到发明目的:
一种永磁同步电机转子初始位置的检测装置，包括微处理器、电流传感器、开关管和二极管，其特征是:开关管和二极管各有六个，开关管甲的集电极依次和二极管甲的负极、开关管丙的集电极、二极管丙的负极、开关管戊的集电极和二极管戊的负极连接，开关管甲的发射极分别连接二极管甲的正极、二极管乙的负极和开关管乙的集电极，开关管丙的发射极分别连接二极管丙的正极、二极管丁的负极和开关管丁的集电极，开关管戊的发射极分别连接二极管戊的正极、二极管己的负极和开关管己的集电极，开关管乙的发射极依次和二极管乙的正极、开关管丁的发射极、二极管丁的正极、开关管己的发射极、二极管己的正极连接和接地端连接，开关管甲的发射极连接电机三相交流电的A相输入端，开关管丙的发射极连接电机三相交流电的B相输入端，开关管戊的发射极连接电机三相交流电的C相输入端，电机三相交流电的A相输出端、B相输出端和C相输出端分别连接一个电流传感器，三个电流传感器都和微处理器连接，以A相为零相位，B相滞后A相2 π /3，C相滞后A相4 η /3。所述的永磁同步电机转子初始位置的检测装置，其特征是:微处理器选用数字信号处理器或单片机。所述的永磁同步电机转子初始位置的检测装置的使用方法，其特征是:按如下步骤依次进行:
a.按顺序对开关管甲、开关管丙和开关管戊进行导通和关闭，顺序如下表所示，对开关管导通通过向开关管的集电极施加正向或负向的脉冲电压实现:
权利要求
1.一种永磁同步电机转子初始位置的检测装置，包括微处理器(I)、电流传感器(2)、开关管和二极管，其特征是:开关管和二极管各有六个， 开关管甲(31)的集电极依次和二极管甲(41)的负极、开关管丙(33)的集电极、二极管丙(43)的负极、开关管戊(35)的集电极和二极管戊(45)的负极连接， 开关管甲(31)的发射极分别连接二极管甲(41)的正极、二极管乙(42)的负极和开关管乙(32)的集电极， 开关管丙(35)的发射极分别连接二极管丙(43)的正极、二极管丁(44)的负极和开关管丁(34)的集电极， 开关管戊(35)的发射极分别连接二极管戊(45)的正极、二极管己(46)的负极和开关管己(36)的集电极， 开关管乙(32)的发射极依次和二极管乙(42)的正极、开关管丁(34)的发射极、二极管丁(44)的正极、开关管己(36)的发射极、二极管己(46)的正极连接和接地端连接， 开关管甲(31)的发射极连接电机(10)三相交流电的A相输入端，开关管丙(35)的发射极连接电机(10)三相交流电的B相输入端，开关管戊(35)的发射极连接电机(10)三相交流电的C相输入端，电机(10)三相交流电的A相输出端、B相输出端和C相输出端分别连接一个电流传感器(2)，三个电流传感器(2)都和微处理器(I)连接，以A相为零相位，B相滞后A相2 π /3，C相滞后A相4 π /3。
2.如权利要求1所述的永磁同步电机转子初始位置的检测装置，其特征是:微处理器(1)选用数字信号处理器或单片机。
3.如权利要求1或2所述的永磁同步电机转子初始位置的检测装置的使用方法，其特征是:按如下步骤依次进行: a.按顺序对开关管甲(31)、开关管丙(33)和开关管戊(35)进行导通和关闭，顺序如下表所示，对开关管导通通过向开关管的集电极施加正向或负向的脉冲电压实现:
4.如权利要求3所述的永磁同步电机转子初始位置的检测装置的使用方法，其特征是:第c步中微处理器(1)对tan Θ的值作反正切计算时采用在微处理器(1)内存贮反正切表进行计算。
全文摘要
本发明涉及通过矢量控制来控制电机的设备或方法领域，具体为一种永磁同步电机转子初始位置的检测装置及其使用方法。一种永磁同步电机转子初始位置的检测装置，包括微处理器(1)、电流传感器(2)、开关管和二极管，其特征是开关管甲(31)的集电极依次和二极管甲(41)的负极、开关管丙(33)的集电极、二极管丙(43)的负极、开关管戊(35)的集电极和二极管戊(45)的负极连接，一种永磁同步电机转子初始位置的检测装置的使用方法，其特征是按如下步骤依次进行a.对开关管进行导通和关闭，b.设参数，c.在微处理器(1)中进行计算。本发明结构简单，检测精确，适应性强。
文档编号H02P21/14GK103178768SQ20111044163
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者雷小军, 赵雪连, 徐性怡 申请人:上海大郡动力控制技术有限公司