一种永磁同步电机功角的检测装置及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种永磁同步电机，尤其设及一种永磁同步电机功角的检测装置及检 测方法，属于永磁同步电机控制领域。
【背景技术】
[0002] 永磁同步电机具有结构简单、功率密度高、控制简单等诸多优点。近年来，永磁同 步电机在高性能调速系统和伺服控制系统等工业领域中得到了日益广泛的应用。
[0003] 功角的准确检测是永磁同步电机控制系统的重要环节。功角影响着空间电压矢量 的选择，即可能由于观测误差无法准确控制定子磁链和电磁转矩。所W，功角的准确检测， 对于提高永磁同步电机控制性能有着重要的意义。目前，公知的现有技术，是通过各种观测 器方法观测永磁同步电机功角，但运种方法算法往往非常复杂，难W实际应用。
[0004] 因此，现有技术的功角检测效果难W满足永磁同步电机高性能控制要求。如何实 时准确检测永磁同步电机功角，是现有技术有待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 技术问题：本发明的目的是为了解决永磁同步电机闭环控制中电机功角难W实时 准确检测的问题，而提出一种永磁同步电机功角的检测装置及检测方法。
[0006] 技术方案：为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0007] 一种永磁同步电机功角的检测装置，用于检测永磁同步电机的功角；其特征在于： 包括直流电压源、=相全桥逆变器和高阻值电阻，其中，所述直流电压源为=相全桥逆变器 提供电源，且直流电压源的中点接地；所述=相全桥逆变器连接永磁同步电机，而永磁同步 电机的中性点经由高阻值电阻接地。
[0008] 上述所述=相全桥逆变器由=条支路并联而成，各条支路均包含相互串联的两个MOS管，且各MOS管均连接有反并联二极管，所述=相全桥逆变器的=条支路分别连接永磁 同步电机的A、B、CS相。
[0009] 上述所述高阻值电阻是指电阻值大于IOOMQ的电阻器件。
[0010] 为达到上述目的，本发明采用的另一技术方案是：
[0011] 一种永磁同步电机功角的检测装置的检测方法，其特征在于包括如下步骤：
[0012] (1)将永磁同步电机中性点与直流电压源中点接地，从而永磁同步电机中性点的 电压为0 ;
[0013] 似确定永磁同步电机A、B、CS相端电压和相电压；
[0014] 做检测永磁同步电机4、8、0立相相电流，结合步骤似相电压，计算永磁同步电 机A、B、CS相相反电势；
[0015] (4)对所述永磁同步电机A、B、C=相相反电势积分得到=相永磁磁链，再通过 CLARK变换，将所述=相永磁磁链矢量合成，得到永磁同步电机永磁磁链；
[0016] 妨利用立相永磁磁链和相电流，计算得到立相定子磁链，再通过化A服变换，将 前述=相定子磁链矢量合成，得到永磁同步电机定子磁链；
[0017] (6)采用永磁同步电机永磁磁链和永磁同步电机定子磁链计算得到永磁同步电机 功角。
[0018] 所述步骤（2)中，永磁同步电机A、B、C=相端电压的确定方法是：首先判断=相 全桥逆变器工作在导通过程还是续流过程，当工作在导通过程，永磁同步电机A、B、C=相 端电压通过功率管的状态确定：若某相的上桥臂功率管开通，则该相端电压数值为直流电 压源幅值的1/2、极性为正，若某相的下桥臂功率管开通，则该相端电压数值为直流电压源 幅值的1/2、极性为负；当工作在续流过程，永磁同步电机A、B、C=相端电压通过续流二极 管的状态确定：若某相的上桥臂续流二极管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的 1/2、极性为正，若某相的下桥臂续流二极管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的 1/2、极性为负；其中，所述判断=相全桥逆变器工作在导通过程还是续流过程的方法是： 检测S相全桥逆变器功率管是否全部关断，当S相全桥逆变器功率管不是全部关断时，贝U 表明S相全桥逆变器处于导通过程；当S相全桥逆变器功率管全部关断，则表明S相全桥 逆变器处于续流过程。
[0019] 上述所述步骤似中，永磁同步电机A、B、CS相相电压的确定方法是：将永磁同 步电机A、B、CS相端电压减去中性点的电压，得到永磁同步电机相电压，由于中性点的电 压为0，故相电压与端电压相同。
[0020] 上述所述步骤（3)的详细内容是：利用电流传感器检测永磁同步电机A、B、CS相 相电流i。、ib、i。，再结合步骤似中的A、B、C立相相电压U。、Ub、U。，根据下式永磁同步电机 相电压平衡方程，计算得到永磁同步电机S相相反电势e。、6b、e。：
阳02引其中，R。、Rb、I?。分别为永磁同步电机A、B、C立相相电阻，L。、Lb、L。分别为永磁同步 电机A、B、CS相相电感。
[0023] 上述所述步骤（4)的详细内容是：对步骤（3)得到的永磁同步电机S相相反电势 利用下式进行积分，得到=相永磁磁链4f。、4fb、4f。：
[00巧]再利用下式，通过CLARK变换，将所述S相永磁磁链矢量合成，得到永磁同步电机 永磁磁链4fd、4d:
[0027]上述所述步骤巧）的详细内容是：利用步骤（4)计算得到的=相永磁磁链4f。、 4fb、4f。和步骤（3)测得的相电流i。、ib、i。，利用下式计算得到S相定子磁链4s。、4sb、 ^ sc：
[0029] 其中，La、Lb、L。分别为永磁同步电机A、B、C立相相电感；
[0030] 再利用下式通过CLA服变换，将前述S相定子磁链矢量合成，得到永磁同步电机 定子磁链&S。、
[0032] 上述所述步骤化）的详细内容是：利用步骤（4)得到的永磁同步电机永磁磁链 4f。、和步骤妨得到的永磁同步电机定子磁链4S。、利用下式计算得到永磁同 步电机功角5 :
[0034] 有益效果：本发明的优点和有益效果主要是：
[0035] 1、本发明的用于检测永磁同步电机功角装置，结构简单，检测精度高，实时性好。
[0036] 2、本发明的永磁同步电机功角的检测方法，所需的电机参数少，计算量小，解决了 永磁同步电机闭环控制中电机功角难W实时准确检测的问题。
【附图说明】
[0037] 图1为永磁同步电机功角的检测装置结构框图。
【具体实施方式】
[003引为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明， 并不用于限定本发明。
[0039]如图1所示，本发明的一种永磁同步电机功角的检测装置，包括直流电压源、立相 全桥逆变器和高阻值电阻，用于检测永磁同步电机的相反电势，其中，直流电压源连接=相 全桥逆变器，为=相全桥逆变器提供电源，且所述直流电压源的中点接地；所述=相全桥逆 变器由=条支路并联而成，各条支路均包含相互串联的两个MOS管，且各MOS管均连接有反 并联二极管，所述=相全桥逆变器的=条支路分别连接永磁同步电机的A、B、C=相，而永 磁同步电机的中性点经由高阻值电阻接地，其中，所述高阻值电阻是指电阻值大于IOOMQ 的电阻器件。
[0040] 基于W上所述的检测装置，本发明的一种永磁同步电机功角的检测装置的检测方 法，包括下列步骤：
[0041] 步骤1 :确定永磁同步电机中性点电压
[0042] 将直流电压源中点接地，将永磁同步电机中性点通过高阻值电阻接地，检测得到 高阻值电阻两端的电压，将所述高阻值电阻两端的电压作为永磁同步电机中性点电压；
[0043] 步骤2 :确定永磁同步电机A、B、CS相端电压和相电压
[0044] 永磁同步电机端电压的确定，可分=相全桥逆变器导通过程和续流过程两种情况 分别考虑，=相全桥逆变器导通过程和续流过程通过检测=相全桥逆变器功率管是否全部 关断来判断：当S相全