一种永磁同步电机的起动方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种永磁同步电机的起动方法，包括：为永磁同步电机的三相绕组施加直流电，在所述直流电的作用下使永磁同步电机在定子与转子处于任意相对位置时均产生大于负载转矩的正向电磁转矩，以便所述产生的正向电磁转矩使转子从静止开始转动并持续加速；转子转动到电机控制方式转换的转子位置时，将永磁同步电机的直流输出控制方式转换为变频调速控制方式，并为所述三相绕组施加三相交流电，且在控制方式转换瞬间使施加在所述三相绕组上的电流瞬时值相等并使永磁同步电机产生的瞬态电磁转矩相等。采用该方法可使转换前、后三相绕组上的电流瞬时值平滑过渡、电磁转矩没有凸变。本发明还公开了一种永磁同步电机的起动装置。
【专利说明】—种永磁同步电机的起动方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机【技术领域】，尤其涉及一种永磁同步电机的起动方法及装置。
【背景技术】
[0002]随着新能源汽车的推广应用，以其高效率、高性能、噪声和转矩脉动小等优势的永磁同步电机得到越来越多关注，功率密度高、运行区域宽、运行可靠性高的永磁同步电机及其驱动系统应用范围越来越广。
[0003]在电传动车辆中，交流永磁同步牵引系统由逆变器和永磁同步牵引电机两大部件组成，采用变频调速。永磁同步电机作为牵引电机使用时，起动性能要求和其它牵引电机一样:具有包含O转速在内的恒转矩输出区段，要求能实现包括恒转矩在内的重载起动。目前，现有的永磁同步牵引电机的起动方法包括:升压升频同步起动方法和先定位再变频同步起动方法(即预定位启动法)。
[0004]但是，对于所述升压升频同步起动方法，适用永磁同步牵引电机具有一定转速的情况，不适用O速重载起动。对于所述先定位再变频同步起动方法，由于永磁同步牵引电机起动时，转子起始位置是任意的，在电机起动初期，即O速，若在三相绕组中通入交流电，则三相电流不对称，无论电流的频率多低，电机总是处于失步状态；另外，电机轴上产生的电磁转矩与转子的起始位置和端电压初始相序有关，不良的控制方式，可能导致起动失败或电机反转，不适用于重载起动，如果电机反转，其产生的转矩将从O开始逐步加大，同样满足不了牵引系统对恒转矩的起动要求。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种永磁同步电机的起动方法及装置，以实现电机带动负载顺利平稳启动的目的。
[0006]为实现上述目的，本发明实施例提供了一种永磁同步电机的起动方法，包括:
[0007]为永磁同步电机的三相绕组施加直流电，在所述直流电的作用下使永磁同步电机在定子与转子处于任意相对位置时均产生大于负载转矩的正向电磁转矩，以便所述产生的正向电磁转矩使转子从静止开始转动并持续加速；
[0008]转子转动到电机控制方式转换的转子位置时，将永磁同步电机的直流输出控制方式转换为变频调速控制方式，并为所述三相绕组施加三相交流电，且在控制方式转换瞬间使施加在所述三相绕组上的电流瞬时值相等并使永磁同步电机产生的瞬态电磁转矩相等。
[0009]优选地,上述方法还包括:
[0010]把定子和转子不同相对位置所形成的电周期平分为六个区段，所述六个区段分别对应六种直流供电方式中的一种，其中，在采用每个区段对应的直流供电方式为所述永磁同步电机的三相绕组施加直流电时，所述永磁同步电机在定子和转子相对位置处于本区段时所产生的瞬时电磁转矩均大于其它直流供电方式下所产生的瞬时电磁转矩；[0011]所述六种直流供电方式分别为:第一供电方式，第二供电方式、第三供电方式、第四供电方式、第五供电方式和第六供电方式；
[0012]所述第一供电方式的通电电流为:IU=IS，Iv=-0.5IS，Iw=-0.5IS ；
[0013]所述第二供电方式的通电电流为:IU=0.5IS，Iv=0.5IS，Iw=-1s ；
[0014]所述第三供电方式的通电电流为:Iu=-0.5IS，Iv=Is, Iw=-0.5IS ；
[0015]所述第四供电方式的通电电流为:IU=_IS，Iv=0.5IS，Iw=0.5IS ；
[0016]所述第五供电方式的通电电流为:Iu=-0.5IS，Iv=-0.5IS，Iw=Is ；
[0017]所述第六供电方式的通电电流为:IU=0.5IS，Iv=-1s, Iw=0.5IS ；
[0018]其中，Iu为在U相绕组上施加的直流电流值，Iv为在V相绕组上施加的直流电流值，Iw为在W相绕组上施加的直流电流值，Is为用于使永磁同步电机产生的正向电磁转矩大于负载转矩的设定电流值。
[0019]优选地，在上述方法中，所述为永磁同步电机的三相绕组施加直流电,具体包括:
[0020]确定转子静止时所在的区段对应的一种直流供电方式，并采用所述确定的这种直流供电方式为永磁同步电机的三相绕组施加直流电流。
[0021 ] 优选地，上述方法还包括:
[0022]确定进行电机控制方式转换的区段，并将确定区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置，且确定以转换前的三相直流电流值作为转换后的三相交流电流的初始瞬时值；
[0023]其中，所述最大转矩角位置为采用三相交流供电时按相电流最大幅值为参考的、能产生最大平均正向电磁转矩值所对应的转子的位置。
[0024]优选地，在上述方法中，所述确定进行电机控制方式转换的区段，并将确定区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置，具体包括:
[0025]判断转子静止位置是否超过所在区段的最大转矩角位置；
[0026]如果否，则将所述转子静止位置所在区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置；
[0027]如果是，则在转子转动到所述转子静止位置所在区段的下一区段后，按下一区段对应的直流供电方式为所述三相绕组施加直流电，并将下一导通区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置。
[0028]优选地，在上述方法中，所述确定进行电机控制方式转换的区段，并将确定区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置，具体包括:
[0029]如果所述转子的转速未达到参考转速，则在转子静止位置所在区段后续的一个或多个区段内，按照每个区段对应的直流供电方式为所述三相绕组施加直流电，所述参考转速为所述变频调速控制方式所要求的最小转速；
[0030]在转子的转速达到所述参考转速时，将转子当时位置所在区段的下一区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置。
[0031 ] 优选地，在上述方法中，利用电机的变频调速控制器，在六个区段分别采用和区段对应的一种供电方式为永磁同步电机的三相绕组施加恒定的直流电流。
[0032]本发明实施例还提供了一种永磁同步电机的起动装置，包括:[0033]直流电施加子装置，用于为永磁同步电机的三相绕组施加直流电，在所述直流电的作用下使永磁同步电机在定子与转子处于任意相对位置时均产生大于负载转矩的正向电磁转矩，以便所述产生的正向电磁转矩使转子从静止开始转动并持续加速；
[0034]控制方式转换子装置，用于转子转动到电机控制方式转换的转子位置时，将永磁同步电机的直流输出控制方式转换为变频调速控制方式，并为所述三相绕组施加三相交流电，且在控制方式转换瞬间使施加在所述三相绕组上的电流瞬时值相等并使永磁同步电机产生的瞬态电磁转矩相等。
[0035]优选地，上述装置还包括:
[0036]区段划分子装置，用于把定子和转子不同相对位置所形成的电周期平分为六个区段，所述六个区段分别对应六种直流供电方式中的一种，其中，在采用每个区段对应的直流供电方式为所述永磁同步电机的三相绕组施加直流电时，所述永磁同步电机在定子和转子相对位置处于本区段时所产生的瞬时电磁转矩均大于其它直流供电方式下所产生的瞬时电磁转矩；
[0037]所述六种直流供电方式分别为:第一供电方式，第二供电方式、第三供电方式、第四供电方式、第五供电方式和第六供电方式；
[0038]所述第一供电方式的通电电流为:IU=IS，Iv=-0.5IS，Iw=-0.5IS ；
[0039]所述第二供电方式的通电电流为:IU=0.5IS，Iv=0.5IS，Iw=-1s ；
[0040]所述第三供电方式的通电电流为:IU=_0.5IS，Iv=Is, Iw=-0.5IS ；
[0041]所述第四供电方式的通电电流为:IU=_IS，Iv=0.5IS，Iw=0.5IS ；
[0042]所述第五供电方式的通电电流为:Iu=-0.5IS，Iv=-0.5IS，Iw=Is ；
[0043]所述第六供电方式的通电电流为:IU=0.5IS，Iv=-1s, Iw=0.5IS ；
[0044]其中，Iu为在U相绕组上施加的直流电流值，Iv为在V相绕组上施加的直流电流值，Iw为在W相绕组上施加的直流电流值，Is为用于使永磁同步电机产生的正向电磁转矩大于负载转矩的设定电流值。
[0045]优选地，在上述装置中，所述直流电施加子装置，具体包括:
[0046]供电方式确定单元，用于确定转子静止时所在的区段对应的一种直流供电方式；
[0047]直流电施加单元，用于采用所述确定的这种直流供电方式为永磁同步电机的三相绕组施加直流电流。
[0048]优选地，上述装置还包括:
[0049]转换位置确定子装置，用于确定进行电机控制方式转换的区段，并将确定区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置；
[0050]转换初始电流确定子装置，用于确定以转换前的三相直流电流值作为转换后的三相交流电流的初始瞬时值；
[0051]其中，所述最大转矩角位置为采用三相交流供电时按相电流最大幅值为参考的、能产生最大平均正向电磁转矩值所对应的转子的位置。
[0052]优选地，在上述装置中，所述转换位置确定子装置，具体包括:
[0053]静止位置判断单元，用于判断转子静止位置是否超过所在区段的最大转矩角位置；[0054]第一转换位置确定单元，用于在所述静止位置判断单元判断得到的转子静止位置未超过所在区段的最大转矩角位置时，将所述转子静止位置所在区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置；
[0055]第二转换位置确定单元，用于在所述静止位置判断单元判断得到的转子静止位置超过所在区段的最大转矩角位置时，在转子转动到所述转子静止位置所在区段的下一区段后，按下一区段对应的直流供电方式为所述三相绕组施加直流电，并将下一导通区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置。
[0056]优选地，在上述装置中，所述转换位置确定子装置，具体包括:
[0057]直流电继续施加单元，用于在所述转子的转速未达到参考转速时，在转子静止位置所在区段后续的一个或多个区段内，按照每个区段对应的直流供电方式为所述三相绕组施加直流电，所述参考转速为所述变频调速控制方式所要求的最小转速；
[0058]第三转换位置确定单元，用于在转子的转速达到所述参考转速时，将转子当时位置所在区段的下一区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置。
[0059]优选地，在上述装置中，利用电机的变频调速控制器，在六个区段分别采用和区段对应的一种供电方式为永磁同步电机的三相绕组施加恒定的直流电流。
[0060]本发明实施例提供的永磁同步电机的起动方法及装置，通过控制施加在三相绕组上的直流电的幅值和方向，使电机在定子与转子处于任意相对位置时均能产生大于负载转矩的正向电磁转矩，从而使得转子在任意初始位置时均能拖动负载从静止开始转动并持续加速，当转子转动到电机控制方式转换的转子位置时转换为变频调速控制方式，并为三相绕组施加三相交流电，且在控制方式转换瞬间使施加在所述三相绕组上的电流瞬时值相等并使永磁同步电机产生的瞬态电磁转矩相等，使转换前、后三相绕组上的电流瞬时值平滑过渡、电磁转矩没有凸变，从而实现电机带重负载平稳启动的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0061]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0062]图1为本发明实施例永磁同步电机的起动方法的流程示意图之一；
[0063]图2为本发明实施例永磁同步电机的起动方法的流程示意图之二 ；
[0064]图3为本发明实施例六种直流供电方式下的转矩输出特性图；
[0065]图4为本发明实施例不同区段对应的转矩输出特性曲线示意图；
[0066]图5为本发明实施例一个电周期内6个特征点分别对应的转矩输出特性图；
[0067]图6为本发明实施例永磁同步电机的起动三相电流变化示意图；
[0068]图7为本发明实施例永磁同步电机的起动转矩变化示意图；
[0069]图8为本发明实施例永磁同步电机的起动装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0070]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0071]实施例一
[0072]参见图1，为本发明实施例一提供的永磁同步电机的起动方法的流程示意图，具体包括:
[0073]步骤101:为永磁同步电机的三相绕组施加直流电，在所述直流电的作用下使永磁同步电机在定子与转子处于任意相对位置时均产生大于负载转矩的正向电磁转矩，以便所述产生的正向电磁转矩使转子从静止开始转动并持续加速。
[0074]当在电机轴上产生的电磁转矩大于负载转矩时，电机产生的电磁转矩才能使转子拖动负载转动并加速，所以，本发明实施例通过控制施加在三相定子绕组上的直流电使电机可以在整个电周期(定子与转子处于任意相对位置)均产生正向瞬时电磁转矩，且所产生的正向电磁转矩均大于负载转矩，从而实现利用所产生的正向电磁转矩使转子从静止开始转动并持续加速的目的。
[0075]步骤102:转子转动到电机控制方式转换的转子位置时，将永磁同步电机的直流输出控制方式转换为变频调速控制方式，并为所述三相绕组施加三相交流电，且在控制方式转换瞬间使施加在所述三相绕组上的电流瞬时值相等并使永磁同步电机产生的瞬态电磁转矩相等。
[0076]实施例二
[0077]参见图2，为本发明实施例二提供的永磁同步牵引电机的起动方法的流程示意图，具体包括:
[0078]步骤201:把定子和转子不同相对位置所形成的电周期平分为六个区段，所述六个区段分别对应六种直流供电方式中的一种。
[0079]其中，在采用每个区段对应的直流供电方式为所述永磁同步电机的三相绕组施加直流电时，所述永磁同步电机在定子和转子相对位置处于本区段时所产生的瞬时电磁转矩均大于其它直流供电方式下所产生的瞬时电磁转矩；
[0080]所述六种直流供电方式分别为:第一供电方式，第二供电方式、第三供电方式、第四供电方式、第五供电方式和第六供电方式；
[0081]所述第一供电方式的通电电流为:IU=IS，Iv=-0.5IS，Iw=-0.5IS ；
[0082]所述第二供电方式的通电电流为:IU=0.5IS，Iv=0.5IS，Iw=-1s ；
[0083]所述第三供电方式的通电电流为:IU=_0.5IS，Iv=Is, Iw=-0.5IS ；
[0084]所述第四供电方式的通电电流为:IU=_IS，Iv=0.5IS，Iw=0.5IS ；
[0085]所述第五供电方式的通电电流为:Iu=-0.5IS，Iv=-0.5IS，Iw=Is ；
[0086]所述第六供电方式的通电电流为:IU=0.5IS，Iv=-1s, Iw=0.5IS ；
[0087]其中，Iu为在U相绕组上施加的直流电流值，Iv为在V相绕组上施加的直流电流值，Iw为在W相绕组上施加的直流电流值，Is为用于使永磁同步电机产生的正向电磁转矩大于负载转矩的设定电流值。
[0088]步骤202:确定转子静止时所在的区段对应的一种直流供电方式，并采用所述确定的这种直流供电方式为永磁同步电机的三相绕组施加直流电流，在所述直流电的作用下使永磁同步电机在所述区段定子与转子处于任意相对位置时均产生大于负载转矩的正向电磁转矩，以便所述产生的正向电磁转矩使转子从静止开始转动并持续加速。
[0089]为实现步骤202，首先，确定转子在静止(初始转速为零)时对应的起始电角度位置，所述起始电角度位置为转子N极轴线与参考位置之间的夹角，所述参考位置为转子N极轴线与定子U相绕组对齐且U相绕组正向电流削弱气隙磁场时的位置；然后，确定所述起始电角度位置所在的区段；最后，按确定的区段所对应的供电方式为所述三相绕组施加直流电。
[0090]步骤203:确定进行电机控制方式转换的区段，并将确定区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置，且确定以转换前的三相直流电流值作为转换后的三相交流电流的初始瞬时值；其中，所述最大转矩角位置为采用三相交流供电时按相电流最大幅值为参考的、能产生最大平均正向电磁转矩值所对应的转子的位置。
[0091]步骤203中，为确定进行电机控制方式转换的区段，以及在确定区段的哪个转子位置进行电机控制方式转换时，可采用以下两种方式中的一种:
[0092]方式一:可将转子静止位置所在区段或转子静止位置所在区段的下一区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置；具体实现如下:
[0093]判断转子静止位置是否超过所在区段的最大转矩角位置；如果否，则将转子静止位置所在区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置；如果是，则在转子转动到所述转子静止位置所在区段的下一区段后，按下一区段对应的直流供电方式为所述三相绕组施加直流电，并将下一区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置。
[0094]方式二:如果转子的转速未达到参考速度，所述参考转速为变频调速控制方式所要求的最小转速，则在转子静止位置所在区段后续的一个或多个区段内，按照每个区段对应的直流供电方式为三相绕组施加直流电，在转子的速度达到参考速度后，将转子当时位置所在区段的下一区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置；具体实现如下:
[0095]如果转子的转速未达到参考转速，则在转子静止位置所在区段后续的一个或多个区段内，按照每个区段对应的直流供电方式为三相绕组施加直流电，所述参考转速为所述变频调速控制方式所要求的最小转速；在转子的转速达到所述参考转速时，将转子当时位置所在区段的下一区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置。
[0096]对于方式二，还存在另外一种确定电机控制方式转换的转子位置的方式，即，在转子的转速达到所述参考转速时，如果转子当时位置未超过当时所在区段的最大转矩角位置，可将当时所在区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置。
[0097]需要说明的是，本发明实施例是利用电机的变频调速控制器，在六个区段分别采用和区段对应的一种供电方式为永磁同步电机的三相绕组施加恒定的直流电流，这样在每个区段电机均会产生大于负载转矩的正向电磁转矩，从而使转子持续加速。
[0098]步骤204:转子转动到电机控制方式转换的转子位置时，将永磁同步电机的直流输出控制方式转换为变频调速控制方式，并为所述三相绕组施加三相交流电，且以转换前的三相直流电流值作为转换后的三相交流电流的初始瞬时值。
[0099]在本发明实施例中，是以转换前的三相直流电流值作为转换后的三相交流电流的初始瞬时值，所以在控制方式转换瞬间可使施加在三相绕组上的电流瞬时值相等并使永磁同步电机产生的瞬态电磁转矩相等，从而使转换前、后三相绕组上的电流瞬时值平滑过渡、电磁转矩没有凸变。
[0100]本发明实施例提供的永磁同步电机的起动方法，直接用电机变频调速控制器，通过控制施加在三相绕组上的直流电的幅值和方向，使电机在定子与转子处于任意相对位置时均能产生大于负载转矩的正向电磁转矩，从而使得转子在任意初始位置时均能拖动负载从静止开始转动并持续加速，当转子转动到电机控制方式转换的转子位置时转换为变频调速控制方式，并为三相绕组施加三相交流电，且在控制方式转换瞬间使施加在所述三相绕组上的电流瞬时值相等并使永磁同步电机产生的瞬态电磁转矩相等，使转换前、后三相绕组上的电流瞬时值平滑过渡、电磁转矩没有凸变，从而实现电机带重负载平稳启动的目的。
[0101]为了更方便的了解本发明实施例，下面具体介绍实现本发明实施例的推理过程，具体包括以下几个步骤:
[0102]第一步:
[0103]参见表1，定义了永磁同步电机的六种直流供电方式:U —V W供电方式I (第一供电方式)、U V—W供电方式II (第二供电方式)、V—W U供电方式IIK第三供电方式)、VW—U供电方式IV (第四供电方式)、w—U V供电方式V (第五供电方式)和W U—V供电方式VK第六供电方式)。
[0104]表1
【权利要求】
1.一种永磁同步电机的起动方法，其特征在于，包括: 为永磁同步电机的三相绕组施加直流电，在所述直流电的作用下使永磁同步电机在定子与转子处于任意相对位置时均产生大于负载转矩的正向电磁转矩，以便所述产生的正向电磁转矩使转子从静止开始转动并持续加速； 转子转动到电机控制方式转换的转子位置时，将永磁同步电机的直流输出控制方式转换为变频调速控制方式，并为所述三相绕组施加三相交流电，且在控制方式转换瞬间使施加在所述三相绕组上的电流瞬时值相等并使永磁同步电机产生的瞬态电磁转矩相等。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 把定子和转子不同相对位置所形成的电周期平分为六个区段，所述六个区段分别对应六种直流供电方式中的一种，其中，在采用每个区段对应的直流供电方式为所述永磁同步电机的三相绕组施加直流电时，所述永磁同步电机在定子和转子相对位置处于本区段时所产生的瞬时电磁转矩均大于其它直流供电方式下所产生的瞬时电磁转矩； 所述六种直流供电方式分别为:第一供电方式，第二供电方式、第三供电方式、第四供电方式、第五供电方式和第六供电方式； 所述第一供电方式的通电电流为:IU=IS，Iv=-0.5IS，Iw=-0.5IS ； 所述第二供电方式的通电电流为:IU=0.5IS，Iv=0.5IS，Iw=-1s ；
所述第三供电方式的通电电流为:Iu=-0.5IS，Iv=Is, Iw=-0.5IS ； 所述第四供电方式的通电电流为:IU=-1S，Iv=0.5IS，Iw=0.5IS ； 所述第五供电方式的通电电流为:Iu=-0.5IS，Iv=-0.5IS，Iw=Is ； 所述第六供电方式的通电电流为:IU=0.5IS，Iv=-1s, Iw=0.5IS ； 其中，Iu为在U相绕组上施加的直流电流值，Iv为在V相绕组上施加的直流电流值，Iw为在W相绕组上施加的直流电流值，Is为用于使永磁同步电机产生的正向电磁转矩大于负载转矩的设定电流值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述为永磁同步电机的三相绕组施加直流电，具体包括: 确定转子静止时所在的区段对应的一种直流供电方式，并采用所述确定的这种直流供电方式为永磁同步电机的三相绕组施加直流电流。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 确定进行电机控制方式转换的区段，并将确定区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置，且确定以转换前的三相直流电流值作为转换后的三相交流电流的初始瞬时值； 其中，所述最大转矩角位置为采用三相交流供电时按相电流最大幅值为参考的、能产生最大平均正向电磁转矩值所对应的转子的位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定进行电机控制方式转换的区段，并将确定区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置，具体包括: 判断转子静止位置是否超过所在区段的最大转矩角位置； 如果否，则将所述转子静止位置所在区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置； 如果是，则在转子转动到所述转子静止位置所在区段的下一区段后，按下一区段对应的直流供电方式为所述三相绕组施加直流电，并将下一导通区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定进行电机控制方式转换的区段，并将确定区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置，具体包括: 如果所述转子的转速未达到参考转速，则在转子静止位置所在区段后续的一个或多个区段内，按照每个区段对应的直流供电方式为所述三相绕组施加直流电，所述参考转速为所述变频调速控制方式所要求的最小转速； 在转子的转速达到所述参考转速时，将转子当时位置所在区段的下一区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置。
7.根据权利要求2至6任一项所述的方法，其特征在于，利用电机的变频调速控制器，在六个区段分别采用和区段对应的一种供电方式为永磁同步电机的三相绕组施加恒定的直流电流。
8.—种永磁同步电机的起动装置，其特征在于，包括: 直流电施加子装置，用于为永磁同步电机的三相绕组施加直流电，在所述直流电的作用下使永磁同步电机在定子与转子处于任意相对位置时均产生大于负载转矩的正向电磁转矩，以便所述产生的正向电磁转矩使转子从静止开始转动并持续加速； 控制方式转换子装置，用于转子转动到电机控制方式转换的转子位置时，将永磁同步电机的直流输出控制方式转换为变频调速控制方式，并为所述三相绕组施加三相交流电，且在控制方式转换瞬间使施加在所述三相绕组上的电流瞬时值相等并使永磁同步电机产生的瞬态电磁转矩相等。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括: 区段划分子装置，用于把定子和转子不同相对位置所形成的电周期平分为六个区段，所述六个区段分别对应六种直流供电方式中的一种，其中，在采用每个区段对应的直流供电方式为所述永磁同步电机的三相绕组施加直流电时，所述永磁同步电机在定子和转子相对位置处于本区段时所产生的瞬时电磁转矩均大于其它直流供电方式下所产生的瞬时电磁转矩； 所述六种直流供电方式分别为:第一供电方式，第二供电方式、第三供电方式、第四供电方式、第五供电方式和第六供电方式； 所述第一供电方式的通电电流为:IU=IS，Iv=-0.5IS，Iw=-0.5IS ； 所述第二供电方式的通电电流为:IU=0.5IS，Iv=0.5IS，Iw=-1s ； 所述第三供电方式的通电电流为:Iu=-0.5IS，Iv=Is, Iw=-0.5IS ； 所述第四供电方式的通电电流为:IU=-1S，Iv=0.5IS，Iw=0.5IS ； 所述第五供电方式的通电电流为:Iu=-0.5IS，Iv=-0.5IS，Iw=Is ； 所述第六供电方式的通电电流为:IU=0.5IS，Iv=-1s, Iw=0.5IS ； 其中，Iu为在U相绕组上施加的直流电流值，Iv为在V相绕组上施加的直流电流值，Iw为在W相绕组上施加的直流电流值，Is为用于使永磁同步电机产生的正向电磁转矩大于负载转矩的设定电流值。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述直流电施加子装置，具体包括: 供电方式确定单元，用于确定转子静止时所在的区段对应的一种直流供电方式；直流电施加单元，用于采用所述确定的这种直流供电方式为永磁同步电机的三相绕组施加直流电流。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括: 转换位置确定子装置，用于确定进行电机控制方式转换的区段，并将确定区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置； 转换初始电流确定子装置，用于确定以转换前的三相直流电流值作为转换后的三相交流电流的初始瞬时值； 其中，所述最大转矩角位置为采用三相交流供电时按相电流最大幅值为参考的、能产生最大平均正向电磁转矩值所对应的转子的位置。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述转换位置确定子装置，具体包括: 静止位置判断单元，用于判断转子静止位置是否超过所在区段的最大转矩角位置； 第一转换位置确定单元，用于在所述静止位置判断单元判断得到的转子静止位置未超过所在区段的最大转矩角位置时，将所述转子静止位置所在区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置； 第二转换位置确定单元，用于在所述静止位置判断单元判断得到的转子静止位置超过所在区段的最大转矩角位置时，在转子转动到所述转子静止位置所在区段的下一区段后，按下一区段对应的直流供电方式为所述三相绕组施加直流电，并将下一导通区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述转换位置确定子装置，具体包括: 直流电继续施加单元，用于在所述转子的转速未达到参考转速时，在转子静止位置所在区段后续的一个或多个区段内，按照每个区段对应的直流供电方式为所述三相绕组施加直流电，所述参考转速为所述变频调速控制方式所要求的最小转速； 第三转换位置确定单元，用于在转子的转速达到所述参考转速时，将转子当时位置所在区段的下一区段的最大转矩角位置处确定为进行电机控制方式转换的转子位置。
14.根据权利要求9至13任一项所述的装置，其特征在于，利用电机的变频调速控制器，在六个区段分别采用和区段对应的一种供电方式为永磁同步电机的三相绕组施加恒定的直流电流。
【文档编号】H02P21/00GK103595322SQ201310589185
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】李华湘, 孟繁东, 胡华, 井睿康, 聂文超, 崔龙, 邹煜林, 李伟业 申请人:南车株洲电力机车研究所有限公司