一种永磁同步电机启动初始位置确定方法
【专利摘要】本发明提供一种永磁同步电机启动初始位置确定方法，能够精确确定初始位置中转子的位置，其可靠性较高。一种永磁同步电机启动初始位置确定方法，是按照下述方式进行的：（1）在电机定子上施加第一电流，通过第一电流产生的磁场将转子吸引至第一位置；（2）在电机定子上施加第二电流，通过第二电流产生磁场将转子吸引至第二位置，第二电流和第一电流的相位差为60～120°。本发明中，通过第一电流和第二电流进行两次定位，保证电机转子停在任意角度，都可以准确定位。与现有技术相比，其定位精确、可靠，且不需要增加传感器，操作起来比较简单。
【专利说明】一种永磁同步电机启动初始位置确定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种永磁电机启动方法，具体涉及一种永磁同步电机启动初始位置确定方法。
【背景技术】
[0002]高速永磁同步电机转速通常高达数万转/分，电机上无位置传感器，为了提高控制性能，通过电机的电压、电流等信号进行反电势估算，磁链观测等方法，可以获取电机位置信息，实现高速永磁同步电机的矢量控制。
[0003]但低转速或零转速时反电势很小，估算困难。特别是在零速启动时，如果无法知道转子位置，启动可靠性将大大降低。
[0004]有些文献采用高频注入法，在低速时可以检测到转子的位置信息，但这基于凸极效应，对于隐极式电机效果并不好，而且这种方法比较复杂，程序实现难度大，实际应用困难。
[0005]也有些文章中采用变压变频的异步电机启动方式，但这样启动的可靠性很低，启动失败率高。
[0006]还有一些应用中采用转子预定位,通过给电机任意两相通电，生成一个合成磁场来对转子定位的方法来获得转子位置信息，从而实现开环启动。这种定位方法采用一次定位，会存在一次定位失败的可能性。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种永磁同步电机启动初始位置确定方法，能够精确确定初始位置中转子的位置，其可靠性较高。
[0008]本发明的技术方案是这样实现的:
[0009]一种永磁同步电机启动初始位置确定方法，是按照下述方式进行的:
[0010](I)在电机定子上施加第一电流，通过第一电流产生的磁场将转子吸引至第一位置；
[0011]( 2 )在电机定子上施加第二电流，通过第二电流产生磁场将转子吸引至第二位置，第二电流和第一电流的相位差为60?120°。
[0012]所述转子为滚动摩擦型转子，第一电流和第二电流产生的扭矩为启动时负载扭矩的1.5?2.5倍。
[0013]所述转子为滑动摩擦型转子，第一电流和第二电流产生的扭矩为启动时负载扭矩的3?5倍。
[0014]电机转子从第一位置转动到第二位置时的速率为150rpm-300rpm的速率。
[0015]所述第一电流和第二电流维持时间不小于200ms。
[0016]优选的，所述第一电流和第二电流的相位差为90°。
[0017]所述第一电流和第二电流的幅度相同。[0018]本发明中，通过第一电流和第二电流进行两次定位，保证电机转子停在任意角度，都可以准确定位。与现有技术相比，其定位精确、可靠，且不需要增加传感器，操作起来比较简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]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，下面描述中的附图仅仅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。
[0020]图1为实施例1中转子第一位置示意图。
[0021]图2为实施例1中转子第二位置示意图。
【具体实施方式】
[0022]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，所描述的实施例仅仅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付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。
[0023]一种永磁同步电机启动初始位置确定方法，是按照下述方式进行的:
[0024](I)在电机定子上施加第一电流，通过第一电流产生的磁场将转子吸引至第一位置；
[0025]( 2 )在电机定子上施加第二电流，通过第二电流产生磁场将转子吸引至第二位置，第二电流和第一电流的相位差为60?120°。
[0026]所述转子为滚动摩擦型转子，第一电流和第二电流产生的扭矩为启动时负载扭矩的1.5?2.5倍。此时，可以确保产生的扭矩大于启动时需要克服的负载扭矩。
[0027]所述转子为滑动摩擦型转子，第一电流和第二电流产生的扭矩为启动时负载扭矩的3?5倍。此时，可以确保产生的扭矩大于启动时需要克服的负载扭矩。
[0028]电机转子从第一位置转动到第二位置时的速率为150rpm-300rpm的速率，这样既保证转子不会过快转到第二位置引起振荡，同时也不会因为过渡时间太长让电机定子发热厉害。
[0029]所述第一电流和第二电流维持时间不小于200ms，每次施加完电流，维持一段时间，可以保证转子充分的吸附到指定的位置，并达到稳定状态。
[0030]优选的，所述第一电流和第二电流的相位差为90°，所述第一电流和第二电流的幅度相同。
[0031]本发明中，依次通入了第一电流和第二电流，可以进行两次定位，两次定位有下述好处:可以保证电机转子停在任意角度，都可以准确定位。比如，如果转子停在180度角位置附近，第一电流的相位角为0°角时，由于定、转子磁场矢量接近平行且反向，无法产生足够大的转矩，转子则不能克服阻力转矩旋转到O度角位置，将会导致第一次定位失败，无法获取转子位置信息。采用两次定位则可以解决这一问题，即使第一次定位时由于定、转子磁场矢量相差180°无法产生转矩，由于第二电流和第一电流之间的相位差在60?120° ,此时第二电流仍然可以产生足够大的转矩，将转子定位到第二位置，从而准确获得转子位置信息。
[0032]实施例1:
[0033]以两极永磁同步电机为例，本发明工作过程如下:
[0034]电机转子由一个N极、一个S极组成，首先在定子中通入0°的第一电流
[0035](即第一电流的相位角为0°)，第一电流的幅度值为10A，并维持第一电流200ms，进行第一次定位，将永磁转子吸附到0°矢量的位置，如图1所示，也就是第一位置。之后，向定子中通入相位为90°的第二电流，第二电流的幅值也为10A，并维持200ms，此时转子转动到第二位置，如图2所示，此时转子被吸附到90°的矢量位置。电机转子从第一位置转动到第二位置时的速率为150rpm。
[0036]通过这两次的定位，就可以明确电机启动时转子的位置，启动的时候就可以根据该转子位置给定启动电流的相位角，保证电流全部用于产生转矩。
[0037]实施例2:
[0038]以两极永磁同步电机为例，本发明工作过程如下:(1)首先在定子中通入幅度为14A、相位为30°矢量的第一电流,维持第一电流400ms,对转子进行第一次定位,将转子吸引至第一位置；(2)在定子中通入幅度为14A、相位为120°的第二电流，维持第二电流400ms，对转子进行第二定位，将转子吸引至第二位置。电机转子从第一位置转动到第二位置时的速率为250rpm。
[0039]经过第一电流、第二电流两次定位之后，所得到的第二位置是转子的精确位置。
[0040]实施例3:
[0041]以两极永磁同步电机为例，本发明工作过程如下:(1)首先在定子中通入幅度为14A、相位为0°矢量的第一电流,维持第一电流400ms,对转子进行第一次定位,将转子吸引至第一位置；(2)在定子中通入幅度为14A、相位为60°的第二电流，维持第二电流400ms，对转子进行第二定位，将转子吸引至第二位置。电机转子从第一位置转动到第二位置时的速率为200rpm。
[0042]经过第一电流、第二电流两次定位之后，所得到的第二位置是转子的精确位置。
[0043]实施例4:
[0044]以两极永磁同步电机为例，本发明工作过程如下:(1)首先在定子中通入幅度为14A、相位为20°矢量的第一电流,维持第一电流300ms,对转子进行第一次定位,将转子吸引至第一位置；(2)在定子中通入幅度为14A、相位为140°的第二电流，维持第二电流300ms，对转子进行第二定位，将转子吸引至第二位置。电机转子从第一位置转动到第二位置时的速率为300rpm。经过第一电流、第二电流两次定位之后，所得到的第二位置是转子的精确位置。
[0045]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种永磁同步电机启动初始位置确定方法，其特征在于是按照下述方式进行的: (1)在电机定子上施加第一电流，通过第一电流产生的磁场将转子吸引至第一位置； (2)在电机定子上施加第二电流，通过第二电流产生磁场将转子吸引至第二位置，第二电流和第一电流的相位差为60?120°。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机启动初始位置确定方法，其特征在于:所述转子为滚动摩擦型转子，第一电流和第二电流产生的扭矩为启动时负载扭矩的1.5?2.5倍。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机启动初始位置确定方法，其特征在于:所述转子为滑动摩擦型转子，第一电流和第二电流产生的扭矩为启动时负载扭矩的3?5倍。
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机启动初始位置确定方法，其特征在于:电机转子从第一位置转动到第二位置时的速率为150rpm-300rpm的速率。
5.根据权利要求1?4之一所述的永磁同步电机启动初始位置确定方法，其特征在于:所述第一电流和第二电流维持时间不小于200ms。
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机启动初始位置确定方法，其特征在于:所述第二电流和第一电流的相位差为90°。
7.根据权利要求1所述的永磁同步电机启动初始位置确定方法，其特征在于:所述第一电流和第二电流的幅度相同。
【文档编号】H02P6/20GK103929100SQ201410123889
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】李记东, 袁鹏 申请人:北京高速拓博科技有限公司