[发明专利]永磁同步电机的转子初始位置检测装置

说明书

本发明涉及一种永磁同步电机的转子初始位置检测装置，所述装置包括初始位置检测数字计算模块、驱动电路、三相逆变器模块、永磁同步电机与电流传感器以及采样电路，所述驱动电路接收初始位置检测数字计算模块1的信号，产生IGBT的驱动信号，述的三相逆变器模块根据驱动电路产生的驱动信号，控制各相上、下桥臂IGBT开通和关断，所述的永磁同步电机的三相定子与三相逆变器模块连接，所述电流传感器与采样电路采集永磁同步电机的a、b与c三相定子电流ia、ib与ic，本发明的定位精度受电机的凸极率、饱和特性、电流传感器的精度以及电流采样装置零漂的影响大大减小，有效地提高了转子初始位置检测的精度。

技术领域

本发明涉及一种检测装置，具体涉及一种永磁同步电机的转子初始位置检测装置，属于永磁同步电机控制技术领域。

背景技术

永磁同步电机运行效率高、功率密度大、控制性能优异，被广泛应用于电动汽车、电梯、矿井提升机、风力发电等电力传动领域。

获取永磁同步电机的转子位置是实现高性能调速的必要条件之一，在实际的永磁同步电机调速系统中，主要采取两大类方法来获取转子位置。一是通过在电机轴端安装转子位置传感器，如霍尔传感器、增量式光电编码器、绝对式光电编码器、旋转变压器等。二是采用无位置传感器技术，即采用转子位置观测器计算的方法估算转子位置。

无论采用哪种转子位置检测方法，都首先要检测出转子的初始位置。对于采用霍尔传感器与增量式编码器测量转子位置的场合，在电机每次启动时都要进行转子初始位置检测。而对于采用绝对式光电编码器、旋转变压器测量转子位置的场合，在安装后必须测量出位置传感器零位与转子位置零位的偏差，因此也需要一次转子初始位置检测。对于无位置传感器技术，在电机起动时需要检测出转子初始位置以作为转子位置观测器的初始值。

传统的初始位置检测方法可以分为通直法、转子微动法、高频电压注入法和脉冲电压注入法等。通直法通过向电机定子施加直流电压，将转子拉动至特定位置，此种方法需要转动电机，而且转动方向不确定，因此在大部分场合中应用受限。转子微动法通过短时注入不同位置的电压空间矢量，并根据位置传感器检测出转子运动方向，逐步逼近计算出转子初始位置，但是此种方法的控制精度依赖于机械轴的转动惯量，当机械在转动惯量增加时，初始位置检测精度明显下降。高频电压注入法通过向电机定子注入高频电压，并根据电机的数学模型计算出转子初始位置，此种方法依赖于电机参数，而且实现复杂。脉冲电压注入法通过注入不同方向的电压空间矢量，设计合理的电流判据来计算转子初始位置，在现有技术中，申请号为201510916273.5的发明专利中，根据电流传感器采集到的三相电流的大小以及注入电压矢量的角度计算而来的假定坐标系下的d轴电流幅值判断转子初始位置，并通过调节注入电压空间矢量的幅值确保电机在初始位置检测过程中保持静止，但此种方法的检测精度依赖于电机的凸极率和饱和特性以及电流传感器的精度，并且受到电流采样装置零漂的影响，对于精度不高、凸极率较小以电机非饱和区宽广的永磁电机而言，此种方法转子初始位置检测精度不高。鉴于现有技术中针对初始位置检测方法一直不理想，因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种永磁同步电机的转子初始位置检测装置，该方案实现简便，可保持电机静止，既适应于安装位置传感器的场合，也适应于采用无位置传感器控制的场合，相比于传统的脉冲电压注入初始定位方法，本发明的定位精度受电机的凸极率、饱和特性、电流传感器的精度以及电流采样装置零漂的影响大大减小，有效地提高了转子初始位置检测的精度。