一種永磁同步電機(jī)相反電勢(shì)的辨識(shí)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種永磁同步電機(jī)，尤其涉及一種永磁同步電機(jī)相反電勢(shì)的辨識(shí)方 法，屬于永磁同步電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度高、控制簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，永磁同 步電機(jī)在高性能調(diào)速系統(tǒng)和伺服控制系統(tǒng)等工業(yè)領(lǐng)域中得到了日益廣泛的應(yīng)用。
[0003] 永磁同步電機(jī)閉環(huán)控制中，相反電勢(shì)的辨識(shí)對(duì)于電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的影 響。若相反電勢(shì)辨識(shí)不準(zhǔn)，將導(dǎo)致永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算錯(cuò)誤、定子電流波形畸變、轉(zhuǎn) 矩輸出異常，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使永磁同步電機(jī)不能正常運(yùn)行。目前，公知的現(xiàn)有技術(shù)，一是假設(shè)永 磁同步電機(jī)的三相相反電勢(shì)為理想正弦波形，但由于電機(jī)加工裝配工藝限制，電機(jī)實(shí)際相 反電勢(shì)往往與理想正弦波相差甚遠(yuǎn)；另一種方法利用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)永磁同步電機(jī)，離線測(cè)得 電機(jī)相反電勢(shì)并將其存儲(chǔ)于微處理器中供電機(jī)控制時(shí)使用，但這種方法的軟硬件成本較 高，且無(wú)法得到反電勢(shì)的實(shí)時(shí)在線信號(hào)。
[0004] 因此，現(xiàn)有技術(shù)的相反電勢(shì)辨識(shí)效果與實(shí)際值差別較大，難以滿(mǎn)足永磁同步電機(jī) 閉環(huán)控制要求。如何實(shí)時(shí)準(zhǔn)確辨識(shí)永磁同步電機(jī)相反電勢(shì)，是現(xiàn)有技術(shù)有待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了解決永磁同步電機(jī)閉環(huán)控制中電機(jī)相反電勢(shì)難以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確 辨識(shí)的問(wèn)題，而提出一種永磁同步電機(jī)相反電勢(shì)的辨識(shí)方法。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
[0007] -種永磁同步電機(jī)相反電勢(shì)的辨識(shí)方法，包括如下步驟：
[0008] (1)將永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)與直流電壓源中點(diǎn)接地，從而永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)的 電壓為〇 ;
[0009] (2)確定永磁同步電機(jī)A、B、C三相端電壓和相電壓；
[0010] (3)檢測(cè)永磁同步電機(jī)A、B、C三相相電流，結(jié)合前述相電壓，計(jì)算永磁同步電機(jī)A、 B、C三相相反電勢(shì)。
[0011] 上述所述步驟（2)中，永磁同步電機(jī)A、B、C三相端電壓的確定方法是：首先判斷三 相全橋逆變器工作在導(dǎo)通過(guò)程還是續(xù)流過(guò)程，當(dāng)工作在導(dǎo)通過(guò)程，永磁同步電機(jī)A、B、C三 相端電壓通過(guò)功率管的狀態(tài)確定：若某相的上橋臂功率管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流 電壓源幅值的1/2、極性為正，若某相的下橋臂功率管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓 源幅值的1/2、極性為負(fù)；當(dāng)工作在續(xù)流過(guò)程，永磁同步電機(jī)A、B、C三相端電壓通過(guò)續(xù)流二 極管的狀態(tài)確定：若某相的上橋臂續(xù)流二極管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值 的1/2、極性為正，若某相的下橋臂續(xù)流二極管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值 的1/2、極性為負(fù)。
[0012] 上述所述判斷三相全橋逆變器工作在導(dǎo)通過(guò)程還是續(xù)流過(guò)程的方法是：檢測(cè)三相 全橋逆變器功率管是否全部關(guān)斷，當(dāng)三相全橋逆變器功率管不是全部關(guān)斷時(shí)，則表明三相 全橋逆變器處于導(dǎo)通過(guò)程；當(dāng)三相全橋逆變器功率管全部關(guān)斷，則表明三相全橋逆變器處 于續(xù)流過(guò)程。
[0013] 上述所述步驟（2)中，永磁同步電機(jī)A、B、C三相相電壓的確定方法是：將永磁同 步電機(jī)A、B、C三相端電壓減去中性點(diǎn)的電壓，得到永磁同步電機(jī)相電壓，由于中性點(diǎn)的電 壓為〇，故相電壓與端電壓相同。
[0014] 上述所述步驟（3)的詳細(xì)內(nèi)容是：利用電流傳感器檢測(cè)永磁同步電機(jī)A、B、C三相 相電流ia、ib、i。，再結(jié)合步驟⑵中的A、B、C三相相電壓ua、u b、u。，根據(jù)下式永磁同步電機(jī) 相電壓平衡方程，計(jì)算得到永磁同步電機(jī)三相相反電勢(shì)ea、eb、e。：
[0016] 其中，Ra、Rb、R。分別為永磁同步電機(jī)A、B、C三相相電阻，L a、Lb、L。分別為永磁同步 電機(jī)A、B、C三相相電感。
[0017] 本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，所需的電機(jī)參數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，辨識(shí)精 度高，實(shí)時(shí)性好。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為一種永磁同步電機(jī)相反電勢(shì)的辨識(shí)方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn) 行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0020] 如圖1所示，本發(fā)明的一種永磁同步電機(jī)相反電勢(shì)的辨識(shí)方法，包括下列步驟：
[0021 ] (1)將永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)與直流電壓源中點(diǎn)接地，從而將永磁同步電機(jī)中性點(diǎn) 的電壓鉗位為〇;
[0022] (2)通過(guò)三相全橋逆變器導(dǎo)通過(guò)程和續(xù)流過(guò)程中功率管及續(xù)流二極管的通斷狀 態(tài)，確定永磁同步電機(jī)端電壓；用所述端電壓減去所述中性點(diǎn)的電壓，得到永磁同步電機(jī)相 電壓；
[0023] 在確定永磁同步電機(jī)A、B、C三相的端電壓時(shí)，可根據(jù)三相全橋逆變器工作的導(dǎo)通 過(guò)程和續(xù)流過(guò)程兩種情況分別考慮，具體可通過(guò)檢測(cè)三相全橋逆變器功率管是否全部關(guān)斷 來(lái)判斷三相全橋逆變器是工作在導(dǎo)通過(guò)程還是續(xù)流過(guò)程，具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)三相全橋逆變器功 率管不是全部關(guān)斷時(shí)，則表明三相全橋逆變器處于導(dǎo)通過(guò)程；當(dāng)三相全橋逆變器功率管全 部關(guān)斷，則表明三相全橋逆變器處于續(xù)流過(guò)程。
[0024] 在三相全橋逆變器導(dǎo)通過(guò)程，永磁同步電機(jī)A、B、C三相端電壓通過(guò)功率管的狀 態(tài)確定：若某相的上橋臂功率管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的1/2、極性為 正，若某相的下橋臂功率管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的1/2、極性為負(fù)。
[0025] 在三相全橋逆變器續(xù)流過(guò)程，永磁同步電機(jī)A、B、C三相端電壓通過(guò)續(xù)流二極管的 狀態(tài)確定：由于續(xù)流過(guò)程三相全橋逆變器功率管全部關(guān)斷，永磁同步電機(jī)A、B、C各相通過(guò) 各自所連接的三相全橋逆變器橋臂上唯一開(kāi)通的續(xù)流二極管續(xù)流，若某相的上橋臂續(xù)流二 極管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的1/2、極性為正，若某相的下橋臂續(xù)流二 極管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的1/2、極性為負(fù)。
[0026] 將上述端電壓減去上述中性點(diǎn)的電壓，得到永磁同步電機(jī)相電壓，由于上述中性 點(diǎn)的電壓為〇,故相電壓與上述端電壓相同：A相相電壓1!3等于A相端電壓，B相相電壓ub等于B相端電壓，C相相電壓u。等于C相端電壓。
[0027] (3)利用電流傳感器檢測(cè)永磁同步電機(jī)A、B、C三相相電流ia、ib、i c，再結(jié)合前述 相電壓ua、ub、u。，根據(jù)下式永磁同步電機(jī)相電壓平衡方程，計(jì)算得到永磁同步電機(jī)三相相反 電勢(shì) ea、eb、e。：
[0029] 其中，Ra、Rb、Rc分別為永磁同步電機(jī)A、B、C三相相電阻，L a、Lb、Lc分別為永磁同步 電機(jī)A、B、C三相相電感。
[0030] 以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是 按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍 之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種永磁同步電機(jī)相反電勢(shì)的辨識(shí)方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 將永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)與直流電壓源中點(diǎn)接地，從而永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)的電壓 為O; (2) 確定永磁同步電機(jī)A、B、C=相端電壓和相電壓； (3) 檢測(cè)永磁同步電機(jī)A、B、CS相相電流，結(jié)合前述相電壓，計(jì)算永磁同步電機(jī)A、B、C S相相反電勢(shì)。2. 如權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)相反電勢(shì)的辨識(shí)方法，其特征在于：所述步 驟（2)中，永磁同步電機(jī)A、B、C=相端電壓的確定方法是：首先判斷=相全橋逆變器工作 在導(dǎo)通過(guò)程還是續(xù)流過(guò)程，當(dāng)工作在導(dǎo)通過(guò)程，永磁同步電機(jī)A、B、C=相端電壓通過(guò)功率 管的狀態(tài)確定：若某相的上橋臂功率管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的1/2、 極性為正，若某相的下橋臂功率管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的1/2、極性 為負(fù)；當(dāng)工作在續(xù)流過(guò)程，永磁同步電機(jī)A、B、C=相端電壓通過(guò)續(xù)流二極管的狀態(tài)確定：若 某相的上橋臂續(xù)流二極管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的1/2、極性為正，若 某相的下橋臂續(xù)流二極管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的1/2、極性為負(fù)。3. 如權(quán)利要求2所述的一種永磁同步電機(jī)相反電勢(shì)的辨識(shí)方法，其特征在于：所述判 斷=相全橋逆變器工作在導(dǎo)通過(guò)程還是續(xù)流過(guò)程的方法是：檢測(cè)=相全橋逆變器功率管是 否全部關(guān)斷，當(dāng)=相全橋逆變器功率管不是全部關(guān)斷時(shí)，則表明=相全橋逆變器處于導(dǎo)通 過(guò)程；當(dāng)S相全橋逆變器功率管全部關(guān)斷，則表明S相全橋逆變器處于續(xù)流過(guò)程。4. 如權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)相反電勢(shì)的辨識(shí)方法，其特征在于：所述步 驟似中，永磁同步電機(jī)A、B、CS相相電壓的確定方法是：將永磁同步電機(jī)A、B、CS相端 電壓減去中性點(diǎn)的電壓，得到永磁同步電機(jī)相電壓，由于中性點(diǎn)的電壓為0,故相電壓與端 電壓相同。5. 如權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)相反電勢(shì)的辨識(shí)方法，其特征在于：所述步 驟（3)的詳細(xì)內(nèi)容是：利用電流傳感器檢測(cè)永磁同步電機(jī)4、8、0^相相電流ig、ib、i。，再結(jié) 合步驟（2)中的A、B、C=相相電壓Ug、Ub、u。，根據(jù)下式永磁同步電機(jī)相電壓平衡方程，計(jì)算 得到永磁同步電機(jī)S相相反電勢(shì)e。、卻、e。：其中，R。、Rb、R。分別為永磁同步電機(jī)A、B、CS相相電阻，L。、Lb、L。分別為永磁同步電機(jī)A、B、CS相相電感。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種永磁同步電機(jī)相反電勢(shì)的辨識(shí)方法，步驟是：將永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)與直流電壓源中點(diǎn)接地，使永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)的電壓為0；通過(guò)三相全橋逆變器導(dǎo)通過(guò)程和續(xù)流過(guò)程功率管及續(xù)流二極管的通斷狀態(tài)，確定永磁同步電機(jī)端電壓，用所述端電壓減去所述中性點(diǎn)的電壓，得到永磁同步電機(jī)相電壓；采用所述相電壓以及通過(guò)電流傳感器檢測(cè)得到的永磁同步電機(jī)相電流，根據(jù)永磁同步電機(jī)相電壓平衡方程，計(jì)算得到永磁同步電機(jī)三相相反電勢(shì)。本發(fā)明所需的電機(jī)參數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，辨識(shí)精度高，實(shí)時(shí)性好。
【IPC分類(lèi)】H02P6/00, H02P21/14
【公開(kāi)號(hào)】CN105375829
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510865822
【發(fā)明人】魏海峰, 韋漢培
【申請(qǐng)人】江蘇科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年12月2日