一種永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的辨識(shí)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種永磁同步電機(jī)，尤其設(shè)及一種永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的辨識(shí)方 法，屬于永磁同步電機(jī)控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度高、控制簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，永磁同 步電機(jī)在高性能調(diào)速系統(tǒng)和伺服控制系統(tǒng)等工業(yè)領(lǐng)域中得到了日益廣泛的應(yīng)用。
[0003] 永磁同步電機(jī)閉環(huán)控制中，電磁轉(zhuǎn)矩的辨識(shí)對(duì)于電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的影 響。若電磁轉(zhuǎn)矩辨識(shí)不準(zhǔn)，將導(dǎo)致永磁同步電機(jī)定子電流波形崎變、轉(zhuǎn)矩輸出異常，嚴(yán)重時(shí) 會(huì)使永磁同步電機(jī)不能正常運(yùn)行。目前，公知的現(xiàn)有技術(shù)，一是采用電機(jī)電流來(lái)代替電磁轉(zhuǎn) 矩的大小，但運(yùn)種方法在電機(jī)反電勢(shì)與理想正弦波相差較大的情況下難W適用；另一種方 法是利用扭矩傳感器直接檢測(cè)電磁轉(zhuǎn)矩，但運(yùn)種方法軟硬件成本較高，且會(huì)占據(jù)較大的空 間，難W在實(shí)際中推廣應(yīng)用。
[0004] 因此，現(xiàn)有技術(shù)的電磁轉(zhuǎn)矩辨識(shí)效果與實(shí)際值差別較大，難W滿足永磁同步電機(jī) 閉環(huán)控制要求。如何實(shí)時(shí)準(zhǔn)確辨識(shí)永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，是現(xiàn)有技術(shù)有待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽(yáng)〇化]本發(fā)明的目的是為了解決永磁同步電機(jī)閉環(huán)控制中電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩難W實(shí)時(shí)準(zhǔn)確 辨識(shí)的問(wèn)題，而提出一種永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的辨識(shí)方法。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
[0007] 一種永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的辨識(shí)方法，包括如下步驟：
[0008] (1)將永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)與直流電壓源中點(diǎn)接地，從而永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)的 電壓為0 ;
[0009] 似確定永磁同步電機(jī)A、B、CS相端電壓和相電壓；
[0010] 做檢測(cè)永磁同步電機(jī)4、6、(：立相相電流，結(jié)合前述相電壓，計(jì)算永磁同步電機(jī)A、 B、CS相相反電勢(shì)； W11] (4)計(jì)算永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩。
[0012] 上述所述步驟（2)中，永磁同步電機(jī)A、B、C=相端電壓的確定方法是：首先判斷= 相全橋逆變器工作在導(dǎo)通過(guò)程還是續(xù)流過(guò)程，當(dāng)工作在導(dǎo)通過(guò)程，永磁同步電機(jī)A、B、C= 相端電壓通過(guò)功率管的狀態(tài)確定：若某相的上橋臂功率管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流 電壓源幅值的1/2、極性為正，若某相的下橋臂功率管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓 源幅值的1/2、極性為負(fù)；當(dāng)工作在續(xù)流過(guò)程，永磁同步電機(jī)A、B、C=相端電壓通過(guò)續(xù)流二 極管的狀態(tài)確定：若某相的上橋臂續(xù)流二極管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值 的1/2、極性為正，若某相的下橋臂續(xù)流二極管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值 的1/2、極性為負(fù)。
[0013] 上述所述判斷=相全橋逆變器工作在導(dǎo)通過(guò)程還是續(xù)流過(guò)程的方法是：檢測(cè)=相 全橋逆變器功率管是否全部關(guān)斷，當(dāng)S相全橋逆變器功率管不是全部關(guān)斷時(shí)，則表明S相 全橋逆變器處于導(dǎo)通過(guò)程；當(dāng)S相全橋逆變器功率管全部關(guān)斷，則表明S相全橋逆變器處 于續(xù)流過(guò)程。
[0014] 上述所述步驟似中，永磁同步電機(jī)A、B、CS相相電壓的確定方法是：將永磁同 步電機(jī)A、B、CS相端電壓減去中性點(diǎn)的電壓，得到永磁同步電機(jī)相電壓，由于中性點(diǎn)的電 壓為0，故相電壓與端電壓相同。
[0015] 上述所述步驟（3)的詳細(xì)內(nèi)容是：利用電流傳感器檢測(cè)永磁同步電機(jī)A、B、C=相 相電流ig、ib、i。，再結(jié)合步驟似中的4、8、0;相相電壓U3、Ub、u。，根據(jù)下式永磁同步電機(jī) 相電壓平衡方程，計(jì)算得到永磁同步電機(jī)S相相反電勢(shì)e。、6b、e。：
[0017] 其中，R。、Rb、Re分別為永磁同步電機(jī)A、B、CS相相電阻，La、Lb、Lc分別為永磁同步 電機(jī)A、B、CS相相電感。
[0018] 上述步驟（4)所述計(jì)算永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的方法是，采用上述永磁同步電機(jī) A、B、C立相相反電勢(shì)e。、6b、6。，立相相電流i。、ib、及通過(guò)角速度傳感器檢測(cè)得到的永 磁同步電機(jī)角速度《，計(jì)算得到永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩Lm:
[0020] 本發(fā)明所需的電機(jī)參數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，辨識(shí)精度高，實(shí)時(shí)性好。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為一種永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的辨識(shí)方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn) 行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[002引如圖1所示，本發(fā)明的一種永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的辨識(shí)方法，包括下列步驟：
[0024] 步驟1 :將永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)與直流電壓源中點(diǎn)接地
[0025] 將永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)與直流電壓源中點(diǎn)接地，則永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)的電壓錯(cuò) 位為0。
[0026] 步驟2 :確定永磁同步電機(jī)A、B、CS相端電壓和相電壓
[0027] 永磁同步電機(jī)A、B、C=相端電壓的確定方法是：首先判斷=相全橋逆變器工作在 導(dǎo)通過(guò)程還是續(xù)流過(guò)程，當(dāng)工作在導(dǎo)通過(guò)程，永磁同步電機(jī)A、B、C=相端電壓通過(guò)功率管 的狀態(tài)確定：若某相的上橋臂功率管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的1/2、極 性為正，若某相的下橋臂功率管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的1/2、極性為 負(fù)；當(dāng)工作在續(xù)流過(guò)程，永磁同步電機(jī)A、B、C=相端電壓通過(guò)續(xù)流二極管的狀態(tài)確定：若某 相的上橋臂續(xù)流二極管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的1/2、極性為正，若某 相的下橋臂續(xù)流二極管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的1/2、極性為負(fù)。
[0028] 判斷=相全橋逆變器工作在導(dǎo)通過(guò)程還是續(xù)流過(guò)程的方法是：檢測(cè)=相全橋逆變 器功率管是否全部關(guān)斷，當(dāng)S相全橋逆變器功率管不是全部關(guān)斷時(shí)，則表明S相全橋逆變 器處于導(dǎo)通過(guò)程；當(dāng)S相全橋逆變器功率管全部關(guān)斷，則表明S相全橋逆變器處于續(xù)流過(guò) 程。
[0029] 上述所述永磁同步電機(jī)A、B、CS相相電壓的確定方法是：將永磁同步電機(jī)A、B、C =相端電壓減去中性點(diǎn)的電壓，得到永磁同步電機(jī)相電壓，由于中性點(diǎn)的電壓為0,故相電 壓與端電壓相同。
[0030] 步驟3 :檢測(cè)永磁同步電機(jī)A、B、C立相相電流，結(jié)合前述相電壓，計(jì)算永磁同步電 機(jī)A、B、CS相相反電勢(shì)
[0031] 采用上述永磁同步電機(jī)A、B、CS相相電壓U。、Ub、UcW及通過(guò)電流傳感器檢測(cè)得 到的A、B、CS相相電流i。、ib、i。，根據(jù)永磁同步電機(jī)相電壓平衡方程，計(jì)算得到A、B、CS 相相反電勢(shì)e。、6b、e。：
陽(yáng)03引 R。、Rb、R。分別為永磁同步電機(jī)A、B、CS相的相電阻，L。、Lb、L。分別為永磁同步電 機(jī)A、B、CS相的相電感。
[0034] 步驟4 :計(jì)算永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩
[0035] 采用上述永磁同步電機(jī)A、B、CS相相反電勢(shì)ea、eb、6c，S相相電流ia、ib、icW及通 過(guò)角速度傳感器檢測(cè)得到的永磁同步電機(jī)角速度《，計(jì)算得到永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩Lm:
[0037] W上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能W此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是 按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍 之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的辨識(shí)方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 將永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)與直流電壓源中點(diǎn)接地，從而永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)的電壓 為0 ; (2) 確定永磁同步電機(jī)Α、Β、ΟΞ相端電壓和相電壓； (3) 檢測(cè)永磁同步電機(jī)Α、Β、CΞ相相電流，結(jié)合前述相電壓，計(jì)算永磁同步電機(jī)Α、Β、C Ξ相相反電勢(shì)； (4) 計(jì)算永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩。2. 如權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的辨識(shí)方法，其特征在于：所述步 驟（2)中，永磁同步電機(jī)Α、Β、ΟΞ相端電壓的確定方法是：首先判斷Ξ相全橋逆變器工作 在導(dǎo)通過(guò)程還是續(xù)流過(guò)程，當(dāng)工作在導(dǎo)通過(guò)程，永磁同步電機(jī)Α、Β、ΟΞ相端電壓通過(guò)功率 管的狀態(tài)確定：若某相的上橋臂功率管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的1/2、 極性為正，若某相的下橋臂功率管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的1/2、極性 為負(fù)；當(dāng)工作在續(xù)流過(guò)程，永磁同步電機(jī)Α、ΒΧΞ相端電壓通過(guò)續(xù)流二極管的狀態(tài)確定：若 某相的上橋臂續(xù)流二極管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的1/2、極性為正，若 某相的下橋臂續(xù)流二極管開(kāi)通，則該相端電壓數(shù)值為直流電壓源幅值的1/2、極性為負(fù)。3. 如權(quán)利要求2所述的一種永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的辨識(shí)方法，其特征在于：所述判 斷Ξ相全橋逆變器工作在導(dǎo)通過(guò)程還是續(xù)流過(guò)程的方法是：檢測(cè)Ξ相全橋逆變器功率管是 否全部關(guān)斷，當(dāng)Ξ相全橋逆變器功率管不是全部關(guān)斷時(shí)，則表明Ξ相全橋逆變器處于導(dǎo)通 過(guò)程；當(dāng)Ξ相全橋逆變器功率管全部關(guān)斷，則表明Ξ相全橋逆變器處于續(xù)流過(guò)程。4. 如權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的辨識(shí)方法，其特征在于：所述步 驟似中，永磁同步電機(jī)A、B、CS相相電壓的確定方法是：將永磁同步電機(jī)A、B、CS相端 電壓減去中性點(diǎn)的電壓，得到永磁同步電機(jī)相電壓，由于中性點(diǎn)的電壓為0,故相電壓與端 電壓相同。5. 如權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的辨識(shí)方法，其特征在于：所述步 驟（3)的詳細(xì)內(nèi)容是：利用電流傳感器檢測(cè)永磁同步電機(jī)A、B、Cミ相相電流ig、ib、i。，再結(jié) 合步驟（2)中的Α、Β、ΟΞ相相電壓Ug、Ub、u。，根據(jù)下式永磁同步電機(jī)相電壓平衡方程，計(jì)算 得到永磁同步電機(jī)Ξ相相反電勢(shì)e。、eb、e。：其中，R。、Rb、I?。分別為永磁同步電機(jī)A、B、C立相相電阻，L。、Lb、L。分別為永磁同步電機(jī)A、B、CS相相電感。6. 如權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的辨識(shí)方法，其特征在于：步驟（4) 所述計(jì)算永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的方法是，采用上述永磁同步電機(jī)Α、ΒΧΞ相相反電勢(shì)e。、 Gb、6。，立相相電流i。、ib、i。^及通過(guò)角速度傳感器檢測(cè)得到的永磁同步電機(jī)角速度ω，計(jì) 算得到永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩Lm:
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的辨識(shí)方法，步驟是：將永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)與直流電壓源中點(diǎn)接地，使永磁同步電機(jī)中性點(diǎn)的電壓為0；通過(guò)三相全橋逆變器導(dǎo)通過(guò)程和續(xù)流過(guò)程功率管及續(xù)流二極管的通斷狀態(tài)，確定永磁同步電機(jī)端電壓，用所述端電壓減去所述中性點(diǎn)的電壓，得到永磁同步電機(jī)相電壓；采用所述相電壓以及通過(guò)電流傳感器檢測(cè)得到的永磁同步電機(jī)相電流，根據(jù)永磁同步電機(jī)相電壓平衡方程，計(jì)算得到永磁同步電機(jī)三相相反電勢(shì)；采用所述三相相反電勢(shì)、三相相電流以及通過(guò)角速度傳感器檢測(cè)得到的永磁同步電機(jī)角速度，計(jì)算得到永磁同步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明所需的電機(jī)參數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，辨識(shí)精度高，實(shí)時(shí)性好。
【IPC分類(lèi)】H02P6/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105406775
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510867742
【發(fā)明人】魏海峰, 韋漢培
【申請(qǐng)人】江蘇科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年12月2日