一种永磁同步电机电磁转矩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电磁转矩的检测装置 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] 永磁同步电机闭环控制中，电磁转矩的检测对于电机的稳定运行具有重要的影 响。若电磁转矩检测不准，将导致永磁同步电机定子电流波形崎变、转矩输出异常，严重时 会使永磁同步电机不能正常运行。目前，公知的现有技术，一是采用电机电流来代替电磁转 矩的大小，但运种方法在电机反电势与理想正弦波相差较大的情况下难W适用；另一种方 法是利用扭矩传感器直接检测电磁转矩，但运种方法软硬件成本较高，且会占据较大的空 间，难W在实际中推广应用。
[0004] 因此，现有技术的电磁转矩检测效果与实际值差别较大，难W满足永磁同步电机 闭环控制要求。如何实时准确检测永磁同步电机电磁转矩，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电磁转矩难W 实时准确检测的问题，而提供一种永磁同步电机电磁转矩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] 一种永磁同步电机电磁转矩的检测装置，用于检测永磁同步电机的电磁转矩；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： W11] -种永磁同步电机电磁转矩的检测装置的检测方法，包括如下步骤：
[0012] (1)检测高阻值电阻两端的电压，作为永磁同步电机中性点电压；
[0013] (2)根据=相全桥逆变器导通过程和续流过程功率管及续流二极管的通断状态， 确定永磁同步电机=相端电压，用所述端电压减去中性点电压，得到永磁同步电机=相相 电压；
[0014] 做检测永磁同步电机A、B、Cミ相相电流，结合前述立相相电压，根据相电压平衡 方程计算=相相反电势；
[0015] (4)计算永磁同步电机电磁转矩。
[0016] 上述所述步骤（2)中，永磁同步电机=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，=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，=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。
[0017] 上述所述判断=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=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，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。
[0018] 上述所述步骤（3)中计算=相相反电势的方法是：利用电流传感器检测永磁同步 电机S相相电流i。、ib、i。，再结合步骤（2)中的S相相电压11。、咕、11。，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。：
[0020] 其中，R。、Rb、别为永磁同步电机立相相电阻，L。、Lb、L。分别为永磁同步电机立 相相电感。
[0021] 上述所述步骤（4)中，计算永磁同步电机电磁转矩的方法是，采用上述永磁同步 电机A、B、CS相相反电势e。、6b、e。，S相相电流i。、ib、i。W及通过角速度传感器检测得到 的永磁同步电机角速度《，利用下式计算得到永磁同步电机电磁转矩Lm:
[0023] 有益效果：本发明的优点和有益效果主要是：
[0024] 1、本发明的用于检测永磁同步电机的电磁转矩装置，结构简单，检测精度高，实时 性好。
[0025] 2、本发明的永磁同步电机电磁转矩的检测方法，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电磁转矩难W实时准确检测的问题。
【附图说明】
[0026] 图1为永磁同步电机电磁转矩的检测装置结构框图。
【具体实施方式】
[0027] 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。
[0028] 如图1所示，本发明的一种永磁同步电机电磁转矩的检测装置，包括直流电压源、 S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S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。
[0029] 基于W上所述的检测装置，本发明还提供一种永磁同步电机电磁转矩的检测方 法，包括如下步骤：
[0030] (1)确定永磁同步电机中性点电压
[0031] 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；
[0032] 似确定永磁同步电机A、B、CS相端电压和相电压
[0033] 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，