專(zhuān)利名稱(chēng)：一種永磁同步電機(jī)狀態(tài)測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)測(cè)量方法，特別是一種對(duì)永磁同步電機(jī)狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量的方法。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)的電磁式同步電機(jī)相比，永磁同步電機(jī)由于無(wú)需電流勵(lì)磁，不設(shè)電刷和滑環(huán)，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，可靠性高。此外，它還具有重量輕、效率高、功率因數(shù)高，轉(zhuǎn)子無(wú)發(fā)熱問(wèn)題，有大的過(guò)載能力，小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和小的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。永磁同步電機(jī)已經(jīng)憑借其高速、高精度、高可靠性和較強(qiáng)的抗干擾能力及魯棒性等優(yōu)點(diǎn)日漸成為電伺服系統(tǒng)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)的“主流”。三相永磁同步電機(jī)具有定子三相分布繞組和永磁轉(zhuǎn)子，在磁路結(jié)構(gòu)和繞組分布上保證定子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)具有正弦波形，外施的定子電壓和電流也應(yīng)為正弦波，一般靠三相電壓源逆變器提供。在電動(dòng)機(jī)軸上安裝轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器，能檢測(cè)出磁極位置和轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的絕對(duì)位置，用以控制逆變器以合適的開(kāi)關(guān)狀態(tài)運(yùn)行，使定子和轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)保持確定的相位關(guān)系，從而產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩。傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)建模方法在對(duì)電機(jī)三相電壓源逆變器(三相橋)的處理中普遍采用列出并求解狀態(tài)方程的方式，試圖以狀態(tài)方程的方式描述其工作狀態(tài)，其問(wèn)題在于以此方式若想真實(shí)準(zhǔn)確的描述其物理狀態(tài)比較困難，需要對(duì)各開(kāi)關(guān)管狀態(tài)、二極管狀態(tài)進(jìn)行分析，分析過(guò)程十分復(fù)雜，且很難準(zhǔn)確描述，因此很難保證建模的精度，同時(shí)又須求解高階微分方程，于是進(jìn)一步加大了誤差。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明實(shí)施例提供一種永磁同步電機(jī)狀態(tài)測(cè)量方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。一種永磁同步電機(jī)狀態(tài)測(cè)量方法，包括將所述電機(jī)的三相交流電流、三相繞組間強(qiáng)耦合、以及與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)耦合輸入所述電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，借助于坐標(biāo)變換分析系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系,通過(guò)求解出三相繞組相電壓,再進(jìn)行Clarke和Park變換，轉(zhuǎn)換成dq軸電壓將它解耦，使各物理量從靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，同步坐標(biāo)系中的各空間向量就都變成了直流量，隨后求解出力矩、角速度、角度和功率。本發(fā)明米用求解三相電壓進(jìn)而求解dq軸電流的建模方法,相對(duì)于傳統(tǒng)的建模方法具有以下優(yōu)點(diǎn)I、方法簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，無(wú)需復(fù)雜的求解過(guò)程；2、電機(jī)建模過(guò)程清晰，仿真效果好。


圖I是永磁同步電機(jī)的控制框圖2是永磁同步電機(jī)建?？?是永磁同步電機(jī)SVPWM調(diào)制過(guò)程圖；圖4 是Va、Vb、Vc 同 ua、ue 關(guān)系圖；圖5是扇區(qū)順序圖；圖6是總時(shí)間分配具體實(shí)施例方式對(duì)永磁同步電機(jī)來(lái)說(shuō)，輸入為三相交流電流，三相繞組間強(qiáng)耦合，同時(shí)又與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)耦合，是一個(gè)多變量，相互耦合的非線(xiàn)性系統(tǒng)。如果通過(guò)列寫(xiě)并求解狀態(tài)方程的方式進(jìn)行建模，需要對(duì)系統(tǒng)工作的物理過(guò)程進(jìn)行描述，描述過(guò)程復(fù)雜，建模困難。本發(fā)明中采用的方法是將永磁同步電機(jī)看成一個(gè)“黑箱”，不考慮其內(nèi)部的工作原理，借助于坐標(biāo)變換分析系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系，通過(guò)求解出三相繞組相電壓uAN、uBN、uCN，再進(jìn)行Clarke和Park變換，轉(zhuǎn)換成dq軸電壓將它解耦，使各物理量從靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，此時(shí)，同步坐標(biāo)系中的各空間向量就都變成了直流量，這樣就把定子電流中的勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量變成標(biāo)量獨(dú)立開(kāi)來(lái)。這種通過(guò)坐標(biāo)變換的建模方法相對(duì)于傳統(tǒng)的建模方法描述過(guò)程更清晰，更易于通過(guò)計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行建模。對(duì)于三相一兩相變換，即從三相靜止ABC坐標(biāo)系到兩相靜止α β坐標(biāo)系上的變換，簡(jiǎn)稱(chēng)(3/2變換)。其坐標(biāo)變換關(guān)系為
權(quán)利要求
1.一種永磁同步電機(jī)狀態(tài)測(cè)量方法，包括將所述電機(jī)的三相交流電流、三相繞組間強(qiáng)耦合、以及與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)耦合輸入所述電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，借助于坐標(biāo)變換分析系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系，通過(guò)求解出三相繞組相電壓，再進(jìn)行Clarke和Park變換，轉(zhuǎn)換成dq軸電壓將它解耦，使各物理量從靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，同步坐標(biāo)系中的各空間向量就都變成了直流量，隨后求解出力矩、角速度、角度和功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述電機(jī)的數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建過(guò)程包括如下步驟(一)位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)調(diào)節(jié)位置環(huán)的輸出作為速度環(huán)的參考值，速度環(huán)的輸出作為電流環(huán)的參考值，經(jīng)電流環(huán)調(diào)節(jié)后得到Ud'(二)反Park變換。對(duì)上步經(jīng)電流環(huán)得到的u/、u；進(jìn)行反Park變換，得到u/和u/，作為下面SVPWM的輸入變量；(三)扇區(qū)的選擇首先引入判斷扇區(qū)編號(hào)的3個(gè)標(biāo)量Va、Vb和Vc，兩相靜止坐標(biāo)系下給定電壓為u/、u/利用下述公式將u/，u/變換為Va，Vb和Vc
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種永磁同步電機(jī)狀態(tài)測(cè)量方法，將永磁同步電機(jī)看成一個(gè)“黑箱”，不考慮其內(nèi)部的工作原理，借助于坐標(biāo)變換分析系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系，通過(guò)求解出三相繞組相電壓，再進(jìn)行Clarke和Park變換，轉(zhuǎn)換成dq軸電壓將它解耦，使各物理量從靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，這樣永磁同步電機(jī)就相當(dāng)于一臺(tái)直流電機(jī)，建模求解過(guò)程都變得簡(jiǎn)單方便。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102955862SQ20111015476
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者蔣志宏, 李輝, 楊健, 李丹鳳, 黃強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)