本發(fā)明涉及檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，損耗小，重量輕，效率高，可靠性好等特點(diǎn)，常應(yīng)用于電動(dòng)汽車，航空航天等場(chǎng)合，在未知轉(zhuǎn)子的初始位置的情況下，直接啟動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)有可能出現(xiàn)所不期望的現(xiàn)象，所以為了更好地控制永磁同步電機(jī)，應(yīng)該確定轉(zhuǎn)子的初始位置后再啟動(dòng)。

對(duì)于永磁同步電機(jī)這樣的大功率電力電子設(shè)備，直接在物理設(shè)備上做實(shí)驗(yàn)，有著很多不便之處。在設(shè)計(jì)早期階段，雖然采用離線仿真能夠完成設(shè)計(jì)和檢測(cè)永磁同步電機(jī)初始角，但采用離線仿真不能實(shí)現(xiàn)全面閉環(huán)測(cè)試，成本高，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，因此，如何搭建有效、快速、成本低廉的基于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)系統(tǒng)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)裝置及方法，建立閉環(huán)測(cè)試電路，采用擇半查找算法能夠有效、快速檢測(cè)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置，降低測(cè)試系統(tǒng)成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包括：上位機(jī)、實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；

所述上位機(jī)與所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)相連，用于將設(shè)置的永磁同步電機(jī)的模型參數(shù)、逆變器的模型參數(shù)發(fā)送至所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)；

所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)與所述控制系統(tǒng)相連，用于根據(jù)所述永磁同步電機(jī)的模型參數(shù)、逆變器的模型參數(shù)、所述控制系統(tǒng)產(chǎn)生的pwm脈沖波確定編碼器脈沖信號(hào)；

所述控制系統(tǒng)與所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)相連，用于根據(jù)所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)發(fā)送的編碼器脈沖信號(hào)確定pwm脈沖波；還用于采用擇半查找算法，根據(jù)所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)發(fā)送的編碼器脈沖信號(hào)確定所述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度；

所述上位機(jī)與所述控制系統(tǒng)相連，用于接收并顯示所述控制系統(tǒng)發(fā)送的所述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度。

可選的，所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)包括：

脈沖計(jì)數(shù)電路，與所述控制系統(tǒng)相連，用于根據(jù)所述控制系統(tǒng)產(chǎn)生的pwm脈沖波確定占空比；

第一處理器，分別與所述上位機(jī)、所述脈沖計(jì)數(shù)電路相連，用于根據(jù)所述上位機(jī)發(fā)送的所述永磁同步電機(jī)的模型參數(shù)建立永磁同步電機(jī)模型，用于根據(jù)所述上位機(jī)發(fā)送的所述逆變器的模型參數(shù)建立逆變器模型；所述逆變器模型與所述永磁同步電機(jī)模型相相連；還用于根據(jù)所述脈沖計(jì)數(shù)電路發(fā)送的占空比控制所述逆變器模型，使所述永磁同步電機(jī)模型產(chǎn)生抖動(dòng)，確定角位置抖動(dòng)信號(hào)；

編碼器電路，分別與所述第一處理器、所述控制系統(tǒng)相連，用于根據(jù)所述第一處理器發(fā)送的角位置抖動(dòng)信號(hào)確定編碼器脈沖信號(hào)，并將所述編碼器脈沖信號(hào)發(fā)送至所述控制系統(tǒng)。

可選的，所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)還包括：

第一數(shù)據(jù)采集電路，分別與所述控制系統(tǒng)、脈沖計(jì)數(shù)電路、所述編碼器電路相連，用于采集所述控制系統(tǒng)產(chǎn)生的pwm脈沖波，并將所述pwm脈沖波發(fā)送至所述脈沖計(jì)數(shù)電路；用于采集所述編碼器電路產(chǎn)生的所述編碼器脈沖信號(hào)，并將所述編碼器脈沖信號(hào)發(fā)送至所述控制系統(tǒng)。

可選的，所述控制系統(tǒng)包括：

第二處理器，分別與所述上位機(jī)、所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)相連，用于根據(jù)所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)發(fā)送的編碼器脈沖信號(hào)確定pwm脈沖信號(hào)；用于采用擇半查找算法，根據(jù)所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)發(fā)送的編碼器脈沖信號(hào)確定所述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度，并將所述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度發(fā)送至所述上位機(jī)；

pwm發(fā)生器，分別與所述第二處理器、所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)相連，用于根據(jù)所述第二處理器發(fā)送的pwm脈沖信號(hào)確定pwm脈沖波，并將所述pwm脈沖波發(fā)送至所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。

可選的，所述控制系統(tǒng)還包括：

第二數(shù)據(jù)采集電路，分別與所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)、第二處理器、pwm發(fā)生器相連，用于采集所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)產(chǎn)生的編碼器脈沖信號(hào)，并將所述編碼器脈沖信號(hào)送至第二處理器；還用于采集所述pwm發(fā)生器產(chǎn)生的pwm脈沖波，并將所述pwm脈沖波發(fā)送至所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。

本發(fā)明還提供一種基于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)方法，所述方法應(yīng)用于根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求5任一項(xiàng)所述的基于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)裝置，所述方法包括：

獲取所述永磁同步電機(jī)的模型參數(shù)、逆變器的模型參數(shù)；

根據(jù)所述永磁同步電機(jī)的模型參數(shù)建立永磁同步電機(jī)模型，根據(jù)所述逆變器的模型參數(shù)建立逆變器模型；

獲取pwm脈沖波；

根據(jù)所述pwm脈沖波確定占空比；

根據(jù)所述占空比控制所述逆變器模型，使所述永磁同步電機(jī)模型產(chǎn)生抖動(dòng)，獲得角位置抖動(dòng)信號(hào)；

根據(jù)所述角位置抖動(dòng)信號(hào)確定編碼器脈沖信號(hào)；

采用擇半查找算法，根據(jù)編碼器脈沖信號(hào)確定所述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度。

可選的，所述獲取pwm脈沖波，具體步驟包括：

獲取編碼器脈沖信號(hào)；

根據(jù)編碼器脈沖信號(hào)，采用擇半查找算法，確定pwm脈沖信號(hào)；

根據(jù)pwm脈沖信號(hào)確定pwm脈沖波。

可選的，采用擇半查找算法，根據(jù)編碼器脈沖信號(hào)確定所述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度，具體步驟包括：

根據(jù)編碼器脈沖信號(hào)計(jì)算漸進(jìn)式增加的電流矢量幅值；

采用擇半查找算法，根據(jù)漸進(jìn)式增加的電流矢量幅值和編碼器脈沖信號(hào)確定所述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開(kāi)了以下技術(shù)效果：

本發(fā)明通過(guò)設(shè)置上位機(jī)、實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)、控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)測(cè)試電路，采用擇半查找算法能夠有效、快速檢測(cè)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置，降低測(cè)試系統(tǒng)成本。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例基于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例基于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)方法流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例擇半查找算法流程圖。

圖中，1、上位機(jī)，2、實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，21、第一處理器，22、脈沖計(jì)數(shù)電路，23、編碼電路，24、第一數(shù)據(jù)采集電路，3、控制系統(tǒng)，31、第二處理器，32、pwm發(fā)生器，33、第二數(shù)據(jù)采集電路。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種基于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)裝置及方法，建立閉環(huán)測(cè)試電路，采用擇半查找算法能夠有效、快速檢測(cè)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置，降低測(cè)試系統(tǒng)成本。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例基于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖；如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包括：上位機(jī)1、實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)2、控制系統(tǒng)3。

所述上位機(jī)1與所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)2相連，用于將設(shè)置的永磁同步電機(jī)的模型參數(shù)、逆變器的模型參數(shù)發(fā)送至所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)2。

所述控制系統(tǒng)3與所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)2相連，用于根據(jù)所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)2發(fā)送的編碼器脈沖信號(hào)確定pwm脈沖波；還用于采用擇半查找算法，根據(jù)所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)2發(fā)送的編碼器脈沖信號(hào)確定所述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度。

所述上位機(jī)1與所述控制系統(tǒng)3相連，用于接收并顯示所述控制系統(tǒng)3發(fā)送的所述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度。

所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)2包括：脈沖計(jì)數(shù)電路22、第一處理器21、編碼器電路23、第一數(shù)據(jù)采集電路24。所述控制系統(tǒng)3包括：第二處理器31、pwm發(fā)生器32、第二數(shù)據(jù)采集電路33。本發(fā)明中的編碼器電路23和脈沖計(jì)數(shù)電路22是由fpga芯片搭建而成。本發(fā)明中的pwm發(fā)生器32也是由fpga芯片搭建而成。

所述pwm發(fā)生器32與所述第二處理器31相連，用于根據(jù)所述第二處理器31發(fā)送的pwm脈沖信號(hào)確定pwm脈沖波。

所述第二數(shù)據(jù)采集電路33與所述pwm發(fā)生器32相連，用于接收所述pwm發(fā)生器發(fā)送的pwm脈沖波。

所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)2中的所述第一數(shù)據(jù)采集電路24與所述控制系統(tǒng)3中的所述第二數(shù)據(jù)采集電路33相連，用于接收所述第二數(shù)據(jù)采集電路33發(fā)送的pwm脈沖波。

所述脈沖計(jì)數(shù)電路22與所述第一數(shù)據(jù)采集電路24相連，用于根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)采集電路24發(fā)送的pwm脈沖波確定占空比。

所述第一處理器21與所述上位機(jī)1相連，用于根據(jù)所述上位機(jī)1發(fā)送的所述永磁同步電機(jī)的模型參數(shù)建立永磁同步電機(jī)模型，用于根據(jù)所述上位機(jī)1發(fā)送的所述逆變器的模型參數(shù)建立逆變器模型；所述逆變器模型與所述永磁同步電機(jī)模型相相連；

所述第一處理器21還與所述脈沖計(jì)數(shù)電路22相連，用于根據(jù)所述脈沖計(jì)數(shù)電路22發(fā)送的占空比控制所述逆變器模型，使所述永磁同步電機(jī)模型產(chǎn)生抖動(dòng)，確定角位置抖動(dòng)信號(hào)。

所述編碼器電路23與所述第一處理器21相連，用于根據(jù)所述第一處理器21發(fā)送的角位置抖動(dòng)信號(hào)確定編碼器脈沖信號(hào)。

所述第一數(shù)據(jù)采集電路24還與所述編碼器電路23相連，用于采集所述編碼器電路23產(chǎn)生的所述編碼器脈沖信號(hào)。

所述控制系統(tǒng)3中的所述第二數(shù)據(jù)采集電路33與所述實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)2中的所述第一數(shù)據(jù)采集電路24相連，用于接收所述第一數(shù)據(jù)采集電路24發(fā)送的所述編碼器脈沖信號(hào)。

所述第二處理器31與所述第二數(shù)據(jù)采集電路33相連，用于采用擇半查找算法，根據(jù)所述第二數(shù)據(jù)采集電路33發(fā)送的所述編碼器脈沖信號(hào)確定所述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度；還用于根據(jù)所述第二數(shù)據(jù)采集電路33發(fā)送的編碼器脈沖信號(hào)確定pwm脈沖信號(hào)。

所述上位機(jī)1與所述第二處理器31相連，用于接收和顯示所述第二處理器31發(fā)送的所述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例基于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)方法流程圖，如圖2所示，本發(fā)明還提供一種基于永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置檢測(cè)方法，所述方法包括：

步驟201：獲取所述永磁同步電機(jī)的模型參數(shù)、逆變器的模型參數(shù)。

步驟202：根據(jù)所述永磁同步電機(jī)的模型參數(shù)建立永磁同步電機(jī)模型，根據(jù)所述逆變器的模型參數(shù)建立逆變器模型。

步驟203：獲取pwm脈沖波。具體步驟包括：

步驟2031：獲取編碼器脈沖信號(hào)；

步驟2032：根據(jù)編碼器脈沖信號(hào)，采用擇半查找算法，確定pwm脈沖信號(hào)；

步驟2033：根據(jù)pwm脈沖信號(hào)確定pwm脈沖波。

步驟204：根據(jù)所述pwm脈沖波確定占空比。

步驟205：根據(jù)所述占空比控制所述逆變器模型，使所述永磁同步電機(jī)模型產(chǎn)生抖動(dòng)，獲得角位置抖動(dòng)信號(hào)。

步驟206：根據(jù)所述角位置抖動(dòng)信號(hào)確定編碼器脈沖信號(hào)。

步驟207：采用擇半查找算法，根據(jù)編碼器脈沖信號(hào)確定所述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度。具體步驟為：

步驟2071：根據(jù)編碼器脈沖信號(hào)計(jì)算漸進(jìn)式增加的電流矢量幅值；

步驟2072：采用擇半查找算法，根據(jù)漸進(jìn)式增加的電流矢量幅值和編碼器脈沖信號(hào)確定所述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始角度。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例擇半查找算法流程圖；如圖3所示，擇半查找算法的具體步驟為：

(1)上電后會(huì)產(chǎn)生方向?yàn)榕ca軸方向夾角為0度的電流矢量，一旦檢測(cè)到轉(zhuǎn)子有抖動(dòng)，就立即使作用的電流矢量為零.

(2)此時(shí)判斷轉(zhuǎn)子抖動(dòng)方向；如果轉(zhuǎn)子是順時(shí)針抖動(dòng)，則轉(zhuǎn)子落在-180到0度之間；否則轉(zhuǎn)子落在0到180度之間。

(3)當(dāng)轉(zhuǎn)子落在0到180度之間時(shí)，則上電后再產(chǎn)生1個(gè)與a軸夾角是90度方向的電流矢量；轉(zhuǎn)子落在0到-180度之間時(shí)，則上電后產(chǎn)生1個(gè)與a軸夾角為-90度的電流矢量。此時(shí),檢測(cè)到轉(zhuǎn)子有微動(dòng)，就立即使作用的電流矢量為零。

(4)當(dāng)與a軸夾角是90度的電流矢量作用后，判斷轉(zhuǎn)子微動(dòng)方向是否為順時(shí)針微動(dòng)；如果轉(zhuǎn)子順時(shí)針微動(dòng)，則轉(zhuǎn)子落在0到90度之間；否則轉(zhuǎn)子落在90到180度之間；當(dāng)與a軸夾角是-90度的電流矢量作用后，判斷轉(zhuǎn)子微動(dòng)方向是否為順時(shí)針微動(dòng)，如果轉(zhuǎn)子順時(shí)針微動(dòng)，則轉(zhuǎn)子落在-90到-180度之間，否則轉(zhuǎn)子落在-90到0度之間。

(4)下面的操作類推，每次區(qū)間減少二分之一，直到加入的電流矢量使永磁同步電機(jī)不再抖動(dòng)，此時(shí)的轉(zhuǎn)子角度的大小就是實(shí)際的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置角。

本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。