[发明专利]一种永磁同步电机功角的检测装置及检测方法

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。

主权项

1.一种永磁同步电机功角的检测方法，用于检测永磁同步电机功角的装置包括直流电压源、三相全桥逆变器和高阻值电阻，其中，所述直流电压源为三相全桥逆变器提供电源，且直流电压源的中点接地；所述三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；其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：(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A、B、C三相端电压和相电压；(3)检测永磁同步电机A、B、C三相相电流，结合步骤(2)相电压，计算永磁同步电机A、B、C三相相反电势；(4)对所述永磁同步电机A、B、C三相相反电势积分得到三相永磁磁链，再通过CLARK变换，将所述三相永磁磁链矢量合成，得到永磁同步电机永磁磁链；(5)利用三相永磁磁链和相电流，计算得到三相定子磁链，再通过CLARK变换，将前述三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；其中，所述步骤(2)中，永磁同步电机A、B、C三相端电压的确定方法是：首先判断三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三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三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，所述判断三相全桥逆变器工作在导通过程还是续流过程的方法是：检测三相全桥逆变器功率管是否全部关断，当三相全桥逆变器功率管不是全部关断时，则表明三相全桥逆变器处于导通过程；当三相全桥逆变器功率管全部关断，则表明三相全桥逆变器处于续流过程；所述步骤(2)中，永磁同步电机A、B、C三相相电压的确定方法是：将永磁同步电机A、B、C三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；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、C三相相电流ia、ib、ic，再结合步骤(2)中的A、B、C三相相电压ua、ub、uc，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三相相反电势ea、eb、ec：其中，Ra、Rb、Rc分别为永磁同步电机A、B、C三相相电阻，La、Lb、Lc分别为永磁同步电机A、B、C三相相电感；所述步骤(4)的详细内容是：对步骤(3)得到的永磁同步电机三相相反电势利用下式进行积分，得到三相永磁磁链ψra、ψrb、ψrc：再利用下式，通过CLARK变换，将所述三相永磁磁链矢量合成，得到永磁同步电机永磁磁链ψrα、ψrβ：所述步骤(5)的详细内容是：利用步骤(4)计算得到的三相永磁磁链ψra、ψrb、ψrc和步骤(3)测得的相电流ia、ib、ic，利用下式计算得到三相定子磁链ψsa、ψsb、ψsc：其中，La、Lb、Lc分别为永磁同步电机A、B、C三相相电感；再利用下式通过CLARK变换，将前述三相定子磁链矢量合成，得到永磁同步电机定子磁链ψsα、ψsβ：所述步骤(6)的详细内容是：利用步骤(4)得到的永磁同步电机永磁磁链ψrα、ψrβ和步骤(5)得到的永磁同步电机定子磁链ψsα、ψsβ，利用下式计算得到永磁同步电机功角δ：