[发明专利]三相电机的转子位置感测系统以及相关方法

说明书

技术领域

本文档的各方面整体涉及三相电机。特定实施方式涉及使用星形(Y形)配置或三角形配置的三相电机。特定实施方式涉及永磁同步电机(PMSM)。

背景技术

三相电力系统使用三个导体，每个导体承载交流电。这些电流具有相同的频率和振幅，但每个电流相对于另外两个电流的相差为三分之一。这种相位差导致在每个导体在另一个导体上的电压峰值后的三分之一周期出现电压峰值(以此类推)，这种效应可用于在电机中生成旋转磁场。存在利用此类旋转磁场的永磁同步电机(PMSM)，包括表面PMSM(SPMSM)和内嵌/内部PMSM(IPMSM)。

发明内容

用于感测电机的转子位置的系统(系统)的实施方式可包括：控制器，其与星形配置三相永磁同步电机(PMSM)耦接，该控制器被配置为致使致使向PMSM施加多个电压脉冲；定时器和/或模数转换器(ADC)，其与PMSM和控制器耦接并且被配置为由与PMSM藕接的三相逆变器测量多个值(测量值)，测量值中的每个与多个电压脉冲中的一个对应并且包括与PMSM的电感对应的电流值或与PMSM的电感对应的时间值；以及一个或多个逻辑元件，其被配置为基于测量值并使用一种或多种位置算法来计算PMSM的转子相对于PMSM的定子的位置；其中该系统被配置为当转子处于停止配置时以及当转子处于旋转配置时计算转子的位置。

用于感测电机的转子位置的系统(系统)的实施方式可包括以下中的一者、全部或任一者：

一个或多个逻辑元件可与一个或多个分流电阻器耦接，所述分流电阻器与三相逆变器耦接。

该系统可被配置为计算不使用矢量控制(磁场定向控制)来控制的PMSM的转子的位置。

PMSM可为表面永磁同步电机(SPMSM)。

PMSM可为内嵌永磁同步电机(IPMSM)。

一个或多个逻辑元件可计算转子的位置，准确度在30度以内。

该系统可包括定时器、与定时器耦接的比较器以及信号处理器，该信号处理器与定时器耦接并且被配置为响应于来自比较器的输入来在启动配置与停止配置之间切换定时器。

一种或多种位置算法可包括

和/或

其中每个α_i包括介于0和2π之间的值，并且其中每个y_i包括测量值中的一个。

该系统可被配置为计算使用矢量控制(磁场定向控制)来控制的PMSM的转子的位置。

用于感测电机的转子位置的系统(系统)的实施方式可包括：与星形配置三相永磁同步电机(PMSM)耦接的控制器，该控制器被配置为将多个电压脉冲施加到PMSM；至少三个分流电阻器，其与同PMSM耦接的三相逆变器耦接；定时器和/或模数转换器(ADC)，其与至少三个分流电阻器耦接并且被配置为测量多个值(测量值)，测量值中的每个与多个电压脉冲中的一个对应并且包括与PMSM的电感对应的电流值或与PMSM的电感对应的时间值；以及一个或多个逻辑元件，其与定时器和/或ADC耦接并且被配置为基于测量值并使用一种或多种位置算法来计算PMSM转子相对于PMSM的定子的位置；其中该系统被配置为当转子处于停止配置时以及当转子处于旋转配置时计算转子的位置。

用于感测电机的转子位置的系统(系统)的实施方式可包括以下中的一者、全部或任一者：

该系统可被配置为计算不使用矢量控制(磁场定向控制)来控制的PMSM的转子的位置。

该系统可包括定时器、ADC、比较器和多路复用器，其各自与该一个或多个逻辑元件耦接。

该系统还可包括取样与保持元件(S/H)和模拟多路复用器(AMUX)，其与该一个或多个逻辑元件耦接。

一个或多个位置算法可包括

和

其中每个α_i包括介于0和2π之间的值，并且其中每个y_i包括测量值中的一个。