桥逆变器功率管不是全部关断，则表明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； W45] 立相全桥逆变器导通过程，永磁同步电机A、B、C立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；
[0046] S相全桥逆变器续流过程，永磁同步电机A、B、CS相端电压通过续流二极管的状 态确定：由于续流过程=相全桥逆变器功率管全部关断，永磁同步电机A、B、C各相通过各 自所连接的=相全桥逆变器桥臂上唯一开通的续流二极管续流，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；
[0047] 将上述永磁同步电机端电压减去上述永磁同步电机中性点电压，得到永磁同步电 机相电压。 W48] 步骤3 :计算永磁同步电机A、B、CS相相反电势 W例采用上述永磁同步电机A、B、0;相相电压U。、Ub、UcW及通过电流传感器检测得 到的A、B、CS相相电流i。、ib、i。，根据永磁同步电机相电压平衡方程，计算得到A、B、CS 相相反电势：
阳05UR。、Rb、R。分别为永磁同步电机A、B、CS相的相电阻，L。、Lb、L。分别为永磁同步电 机A、B、CS相的相电感。 阳0巧步骤4 :计算永磁同步电机永磁磁链
[0053] 对上述永磁同步电机A、B、C=相相反电势积分得到=相永磁磁链：
阳化日]通过CLA服变换，将所述=相永磁磁链矢量合成，得到永磁同步电机永磁磁链：
[0057] 步骤5 :计算永磁同步电机定子磁链
[0058] 采用上述=相永磁磁链和上述永磁同步电机相电流计算得到=相定子磁链：
[0060] 通过CLA服变换，将S相定子磁链矢量合成，得到永磁同步电机定子磁链。
阳06引步骤6 :计算永磁同步电机功角
[0064] W上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对 本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明 构思的前提下，还可W做出若干变形和改进，运些均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 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、Ξ相全桥逆变器和高阻值电阻，其中，所述直流电压源为Ξ相全桥逆变器 提供电源，且直流电压源的中点接地；所述Ξ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。2. 如权利要求1所述的一种永磁同步电机功角的检测装置，其特征在于：所述Ξ相全 桥逆变器由Ξ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Ξ相全桥逆变器的Ξ条支路分别连接永磁同步电机的A、B、CΞ相。3. 如权利要求1所述的一种永磁同步电机功角的检测装置，其特征在于：所述高阻值 电阻是指电阻值大于100ΜΩ的电阻器件。4. 一种如权利要求1所述的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： (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 ; (2) 确定永磁同步电机Α、Β、ΟΞ相端电压和相电压； (3) 检测永磁同步电机A、B、CS相相电流，结合步骤似相电压，计算永磁同步电机Α、 B、CS相相反电势； (4) 对所述永磁同步电机A、B、CS相相反电势积分得到Ξ相永磁磁链，再通过化ARK 变换，将所述Ξ相永磁磁链矢量合成，得到永磁同步电机永磁磁链； (5) 利用Ξ相永磁磁链和相电流，计算得到Ξ相定子磁链，再通过CLARK变换，将前述 Ξ相定子磁链矢量合成，得到永磁同步电机定子磁链； (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。5. 如权利要求4所述的检测方法，其特征在于：所述步骤（2)中，永磁同步电机A、B、 ΟΞ相端电压的确定方法是：首先判断Ξ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Α、Β、ΟΞ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Α、Β、ΟΞ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Ξ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Ξ相全桥逆变器功率管是否全部关断，当 Ξ相全桥逆变器功率管不是全部关断时，则表明Ξ相全桥逆变器处于导通过程；当Ξ相全 桥逆变器功率管全部关断，则表明Ξ相全桥逆变器处于续流过程。6. 如权利要求4所述的检测方法，其特征在于：所述步骤（2)中，永磁同步电机A、B、C Ξ相相电压的确定方法是：将永磁同步电机A、B、ΟΞ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。7. 如权利要求4所述的检测方法，其特征在于：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Α、Β、CΞ相相电流i。、ib、i。，再结合步骤（2)中的Α、Β、CΞ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Ξ相相反电 势e。、eb、e。：其中，R。、Rb、R。分别为永磁同步电机A、B、CΞ相相电阻，L。、Lb、L。分别为永磁同步电机A、B、CS相相电感。8. 如权利要求4所述的检测方法，其特征在于：所述步骤（4)的详细内容是：对步骤 (3) 得到的永磁同步电机Ξ相相反电势利用下式进行积分，得到Ξ相永磁磁链4f。、Φα、 Φγο：再利用下式，通过CLARK变换，将所述Ξ相永磁磁链矢量合成，得到永磁同步电机永磁 磁链Φ"、9. 如权利要求4所述的检测方法，其特征在于：所述步骤（5)的详细内容是：利用步骤 (4) 计算得到的Ξ相永磁磁链4ra、4rb、Φκ和步骤（3)测得的相电流i。、ib、i。，利用下式 计算得到Ξ相定子磁链4s。、4sb、其中，Lg、Lb、L。分别为永磁同步电机A、B、CS相相电感； 再利用下式通过CLARK变换，将前述Ξ相定子磁链矢量合成，得到永磁同步电机定子 磁链 4sa、10. 如权利要求4所述的检测方法，其特征在于：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Φ"、和步骤（5)得到的永磁同步电机定子磁链 Φ.。、Φ.Ρ，利用下式计算得到永磁同步电机功角δ:
【专利摘要】一种永磁同步电机功角的检测装置及检测方法，所述装置由直流电压源、三相全桥逆变器、高阻值电阻及永磁同步电机构成，其中直流电压源中点接地，永磁同步电机的中性点通过高阻值电阻接地。所述方法是：检测得到高阻值电阻两端的电压作为永磁同步电机中性点电压；确定永磁同步电机端电压，用端电压减去中性点电压，得到相电压；计算得到三相相反电势；对三相相反电势积分得到三相永磁磁链，将三相永磁磁链矢量合成，得到永磁磁链；采用三相永磁磁链和相电流计算得到三相定子磁链，将三相定子磁链矢量合成，得到定子磁链；采用永磁磁链和定子磁链计算得到永磁同步电机功角。本发明解决了永磁同步电机闭环控制中电机功角难以实时准确检测的问题。
【IPC分类】H02P23/14, H02P6/00
【公开号】CN105406774
【申请号】CN201510867626
【发明人】魏海峰, 韦汉培
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月2日