CN101777861B - 一种永磁同步电机初始定位装置 - Google Patents

一种永磁同步电机初始定位装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101777861B
CN101777861B CN201010118142XA CN201010118142A CN101777861B CN 101777861 B CN101777861 B CN 101777861B CN 201010118142X A CN201010118142X A CN 201010118142XA CN 201010118142 A CN201010118142 A CN 201010118142A CN 101777861 B CN101777861 B CN 101777861B
Authority
CN
China
Prior art keywords
synchronous motor
mutually
inverter
stator winding
switching tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201010118142XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101777861A (zh
Inventor
许峻峰
张朝阳
刘可安
冯江华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuzhou CRRC Times Electric Co Ltd
Original Assignee
Zhuzhou CSR Times Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhuzhou CSR Times Electric Co Ltd filed Critical Zhuzhou CSR Times Electric Co Ltd
Priority to CN201010118142XA priority Critical patent/CN101777861B/zh
Publication of CN101777861A publication Critical patent/CN101777861A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101777861B publication Critical patent/CN101777861B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明实施例提供一种永磁同步电机初始定位装置，包括一逆变器，所述逆变器的A相上桥臂的开关管、B相下桥臂的开关管和C相下桥臂的开关管导通，A相下桥臂的开关管、B相上桥臂的开关管和C相上桥臂的开关管断开；所述逆变器的A相输出点通过一分压电阻与永磁同步电机的A相定子绕组的首端连接，所述逆变器的B相输出点与所述永磁同步电机的B相定子绕组的首端连接，所述逆变器的C相输出点与所述永磁同步电机的C相定子绕组的首端连接，所述分压电阻的阻值大于或等于逆变器输出初始定位所需电流时能够输出的最小电压与该初始定位所需电流的商、再减去永磁同步电机的三相定子绕组的等效电阻所得的差。

Description

一种永磁同步电机初始定位装置
技术领域
本发明属于永磁同步电机领域，尤其涉及一种永磁同步电机初始定位装置。
背景技术
在永磁同步电机的控制系统中，转子初始位置的获得是保证系统正常运行的基本条件。在实际系统的运行过程中，可通过与永磁同步电机同轴安装的旋转变压器、光电编码器等位置编码器间接获得转子位置信息。由位置传感器直接获得的信息是位置传感器旋转当前位置相对于该位置传感器本身零位的信息，但在永磁同步电机控制过程中需要的是电机转子旋转当前位置相对于电机转子零位的信息。因此，在系统运行前，必须知道位置传感器的零位和永磁同步电机的转子零位之间的关系。一种方式是：在安装时严格保证传感器零位和转子零位的一致，但是这种方式要求较高的安装工艺，实现复杂。另一方式是：对永磁同步电机的转子实行初始定位，即位置传感器安装完成后，对永磁同步电机进行初始定位，将永磁同步电机转子锁定在零位，由于位置传感器得到的信息为传感器目前的位置相对其自身零位的信息，而此时位置传感器已随永磁同步电机的转子锁定在电机的零位，所以此时位置传感器的信息记为电机转子零位和位置传感器零位之间的信息。在系统运行过程中，由位置传感器的当前信息，并结合上面得到的位置传感器的零位与电机转子零位之间的信息，即可得到永磁同步电机转子的当前位置信息。
对永磁同步电机的转子进行初始定位需要采用图1中所示的控制系统。其中逆变器101中具有6个开关Sa、Sa’、Sb、Sb’、Sc、Sc’，根据这些开关的开和断的状态，逆变器101可以具有8种如下表中的开关状态。其中Sa、和Sa’位于同一桥臂上，Sa位于上桥臂上，Sa’位于下桥臂上，Sb和Sb’也位于另一个桥臂上，Sc和Sc’位于再一个桥臂上。位于同一桥臂上的两个开关不能同时断开或同时导通。逆变器101总共可以具有8中可能的开关状态，如图表1表示。
表1
  状态   0   1   2   3   4   5   6   7
  Sa   0   1   0   1   0   1   0   1
  Sb   0   0   1   1   0   0   1   1
  Sc   0   0   0   0   1   1   1   1
其中，1表示上桥臂的开关管导通，0表示下桥臂的开关管导通。
当系统初始上电后，逆变器101采用一个固定的开关组合，给永磁同步电机102施加一个固定的电压，其在三相绕组中产生固定的电流，永磁同步电机在固定电流产生的磁场作用下，转子转到指定位置。
为了能够使得永磁同步电机的转子转到零位，即与A相绕组的轴线重合，就必须在永磁同步电机的定子中产生位于A相轴线的静止磁势，定子电流ia、ib和ic必须满足以下条件：
ib＝ic        (1)
由于电机采用三相无中心线星形连接，故有：
ia＝-(ib+ic)  (2)
由上式(1)和(2)可知，要将转子定位在永磁同步电机的零位，必须保证永磁同步电机的ia、ib和ic满足ia＝-2ib＝-2ic。
为了实现上述满足ia＝-2ib＝-2ic条件的三相电流关系，在逆变器供电的永磁同步电机中选择表1中的状态1，即Sa＝1，Sb＝0，Sc＝0，此时Sa导通，Sa’断开，Sb断开，Sb’导通，Sc断开，Sc’导通。当系统处于稳态后，等效电路图如图2所示。在图2中，流过A相的电流记为I，流过C相和B相的电流均为I/2。只要电流值I满足永磁同步电机定位所需的电流值，永磁同步电机的转子将转动到零位。该电流值I产生的磁场至少应该使得转子能够克服空载时的摩擦力，转动到零位。
实际中的永磁同步电机的定子电阻很小，而实际中所需的电流值I却很大，由图2中的等效电路图将得到逆变器需要输出较低的电压和较大的电流，而由逆变器自身性能的局限，逆变器无法满足这一要求，例如如果永磁同步电机定子每相绕组的等效电阻为0.0096欧，则图2中的定子的有效电阻为0.0144欧，当需要150A的初始定位电流时，要求逆变器输出的电压为2.16V。而逆变器在输出150A的电流的同时，不可能输出2.16V这样低的电压。所以现有技术中对永磁同步电机的转子进行初始定位时，系统无法对转子进行初始定位同时提供满足要求的电压和电流信号。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种永磁同步电机初始定位装置，能够为永磁同步电机提供转子初始定位所需的电压信号和电流信号。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种永磁同步电机初始定位装置，该装置包括一逆变器，所述逆变器的A相上桥臂的开关管、B相下桥臂的开关管和C相下桥臂的开关管导通，A相下桥臂的开关管、B相上桥臂的开关管和C相上桥臂的开关管断开；所述逆变器的A相输出点通过一分压电阻与永磁同步电机的A相定子绕组的首端连接，所述逆变器的B相输出点与所述永磁同步电机的B相定子绕组的首端连接，所述逆变器的C相输出点与所述永磁同步电机的C相定子绕组的首端连接，所述分压电阻的阻值大于或等于逆变器输出初始定位所需电流时能够输出的最小电压与该初始定位所需电流的商、再减去永磁同步电机的三相定子绕组的等效电阻所得的差。
优选地，所述同步电机的三相定子绕组的等效电阻为每项定子绕组的电阻的1.5倍。
优选地，所述初始定位所需电流为使得永磁同步电机转子旋转到A相定子绕组轴线所需的电流。
另一方面，本发明还提供一种永磁同步电机初始定位装置，包括一逆变器，所述逆变器的A相上桥臂的开关管、B相下桥臂的开关管和C相下桥臂的开关管导通，A相下桥臂的开关管、B相上桥臂的开关管和C相上桥臂的开关管断开；所述逆变器的A相输出点与永磁同步电机的A相定子绕组的首端连接，所述逆变器的B相输出点与所述永磁同步电机的B相定子绕组的首端连接，所述逆变器的C相输出点与所述永磁同步电机的C相定子绕组的首端连接，在所述B相下桥臂和C相下桥臂的公共端通过分压电阻与所述逆变器中的电源相连；所述分压电阻的阻值大于或等于逆变器输出初始定位所需电流时能够输出的最小电压与该初始定位所需电流的商、再减去永磁同步电机的三相定子绕组的等效电阻所得的差。
优选地，所述同步电机的三相定子绕组的等效电阻为每相定子绕组的电阻的1.5倍。
优选地，所述初始定位所需电流为使得永磁同步电机转子旋转到A相定子绕组轴线所需的电流。
通过本发明实施例提供的永磁同步电机初始定位装置，能够为永磁同步电机进行初始定位同时提供合适的电压和电流。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中永磁同步电机的控制系统的示意图；
图2是现有技术中永磁同步电机的控制系统的等效电路图；
图3是本发明实施例一提供的一种永磁同步电机初始定位装置的示意图；
图4是本发明实施例一中永磁同步电机初始定位装置与永磁同步电机连接的等效电路示意图；
图5是本发明实施例一中对永磁同步电机进行初始定位的示意图；
图6是本发明实施例二提供的一种永磁同步电机初始定位装置的示意图；
图7是本发明实施例二中永磁同步电机初始定位装置与永磁同步电机连接的等效电路示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种永磁同步电机初始定位装置，该定位装置在逆变器与永磁同步电机形成的串联回路中的干路上设置一分压电阻，并合理选择该分压电阻的阻值，从而使得逆变器在输出较大电流时即使输出较大的电压，也会被串联回路中的分压电阻分去适当的电压，为永磁同步电机提供适当的电流。根据分压电阻放置的具体位置不同，本发明提供的永磁同步电机初始定位装置具有不同的实现方式。以下以两个具体的实施例详细说明。
实施例一
图3示出了本实施例提供的一种永磁同步电机初始定位装置的示意图。该装置包括一逆变器301和一分压电阻302，其中逆变器301的A相上桥臂开关管和下桥臂开关管分别记为Sa和Sa’，B相上桥臂开关管和下桥臂开关管分别记为Sb和Sb’，C相上桥臂开关管和下桥臂开关管分别记为Sc和Sc’。在本实施例中，为了使得永磁同步电机4的转子锁定到零位，即与A相定子绕组的轴线重合，必须要求流过A相定子绕组的电流等于流过B相和C相定子绕组的电流的两倍。所以，在本实施例中，逆变器301中的六个开关管的开关状态采用如下方式：A相上桥臂开关管Sa导通、A相下桥臂开关管Sa’断开、B相上桥臂开关管Sb断开，B相下桥臂开关管Sb’导通，C相上桥臂开关管Sc断开，C相下桥臂开关管Sc’导通。
逆变器301的A相输出点Pa通过分压电阻302与永磁同步电机4的A相定子绕组的首端连接，B相输出点Pb与永磁同步电机4的B相定子绕组的首端连接，C相输出点Pc与永磁同步电机4的C相定子绕组的首端连接，永磁同步电机4的三相定子绕组的末端短接在一起。
采用上述电路连接方式后，图4示出了本实施例中的永磁同步电机初始定位装置与永磁同步电机连接的等效电路示意图，如图4所示，流过永磁同步电机的A相定子绕组的电流为I，流过B相和C相定子绕组的电流均为I/2。请同时参见图5，图5示出了永磁同步电机进行初始定位的示意图，为了实现永磁同步电机4内的转子41定位到零位，需要将转子41旋转到与A相定子绕组(包括图5中的a和a’)的轴线重合，为此，需要在永磁同步电机4的定子42中产生位于A相轴线的静止磁势。当采用本实施例提供的永磁同步电机初始定位装置对永磁同步电机进行供电时，由永磁同步电机4内的A相定子绕组产生的磁势将如箭头dA所示，B相定子绕组产生的磁势将如箭头dB所示，C相定子绕组产生的磁势将如箭头dC所示。
以下对本实施例中的分压电阻302的阻值Rs进行限定，假设将永磁同步电机4的转子41进行初始定位所需的电流为I定位，逆变器301在输出电流为I定位时能够输出的最小电压为Umin，永磁同步电机4的每项定子绕组的等效电阻均为R，则在本实施例中，永磁同步电机4的三相定子绕组在电路中的等效电阻为3R/2。则分压电阻302的阻值Rs满足如下关系式：
Figure GDA0000095852370000061
不难得出，具有上述阻值Rs的分压电阻可以分去合适的电压，并使流过永磁同步电机各相定子绕组的电流值能够等于I定位。克服现有技术中直接将逆变器连接到永磁同步电机无法同时提供满足要求的电压和电流。
实施例二
图6示出了本实施例提供的一种永磁同步电机初始定位装置的示意图。该装置包括一逆变器501和分压电阻502，其中逆变器501的A相上桥臂开关管和下桥臂开关管分别记为Sa和Sa’，B相上桥臂开关管和下桥臂开关管分别记为Sb和Sb’，C相上桥臂开关管和下桥臂开关管分别记为Sc和Sc’。在本实施例中，逆变器501中的六个开关管的开关状态仍然采用如下方式：A相上桥臂开关管Sa导通、A相下桥臂开关管Sa’断开、B相上桥臂开关管Sb断开，B相下桥臂开关管Sb’导通，C相上桥臂开关管Sc断开，C相下桥臂开关管Sc’导通。这样，流过A相定子绕组的电流等于流过B相和C相定子绕组的电流的两倍。逆变器501的A相输出点Pa与永磁同步电机4的A相定子绕组的首端连接，B相输出点Pb与永磁同步电机4的B相定子绕组的首端连接，C相输出点Pc与永磁同步电机4的C相定子绕组的首端连接，永磁同步电机4的三相定子绕组的末端短接在一起，逆变器501中的B相下桥臂和C相下桥臂的公共端通过分压电阻502与逆变器501的直流电源Udc相连。
采用上述连接方式后，图7示出了本实施例中的永磁同步电机初始定位装置与永磁同步电机连接的等效电路示意图，如图7所示，通过永磁同步电机的A相定子绕组的电流为I，流过B相和C相定子绕组的电流均为I/2。在永磁同步电机内部也将形成如图5中的磁势。
以下对本实施例中的分压电阻502的阻值Rs进行限定。假设将永磁同步电机4的转子进行初始电位所需的电流为I定位，逆变器501在输出电流为I定 位时能够输出的最小电压为Umin，永磁同步电机4的每项定子绕组的等效电阻均为R，则在本实施例中，永磁同步电机4的三相定子绕组在电路中的等效电阻为3R/2。则分压电阻502的阻值Rs满足如下关系式：
Figure GDA0000095852370000071
不难得出，具有阻值Rs的分压电阻502可以分去合适的电压，并能够使流过永磁同步电机4各相定子绕组的电流值等于I定位。克服现有技术中直接将逆变器连接到永磁同步电机无法同时提供满足要求的电压和电流。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种永磁同步电机初始定位装置，其特征在于，包括一逆变器，所述逆变器的A相上桥臂的开关管、B相下桥臂的开关管和C相下桥臂的开关管导通，A相下桥臂的开关管、B相上桥臂的开关管和C相上桥臂的开关管断开；所述逆变器的A相输出点通过一分压电阻与永磁同步电机的A相定子绕组的首端连接，所述逆变器的B相输出点与所述永磁同步电机的B相定子绕组的首端连接，所述逆变器的C相输出点与所述永磁同步电机的C相定子绕组的首端连接，所述分压电阻的阻值大于或等于逆变器输出初始定位所需电流时能够输出的最小电压与该初始定位所需电流的商、再减去永磁同步电机的三相定子绕组的等效电阻所得的差。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机初始定位装置，其特征在于，所述同步电机的三相定子绕组的等效电阻为每相定子绕组的电阻的1.5倍。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机初始定位装置，其特征在于，所述初始定位所需电流为使得永磁同步电机转子旋转到A相定子绕组轴线所需的电流。
4.一种永磁同步电机初始定位装置，其特征在于，包括一逆变器，所述逆变器的A相上桥臂的开关管、B相下桥臂的开关管和C相下桥臂的开关管导通，A相下桥臂的开关管、B相上桥臂的开关管和C相上桥臂的开关管断开；所述逆变器的A相输出点与永磁同步电机的A相定子绕组的首端连接，所述逆变器的B相输出点与所述永磁同步电机的B相定子绕组的首端连接，所述逆变器的C相输出点与所述永磁同步电机的C相定子绕组的首端连接，在所述B相下桥臂和C相下桥臂的公共端通过分压电阻与所述逆变器中的电源相连；所述分压电阻的阻值大于或等于逆变器输出初始定位所需电流时能够输出的最小电压与该初始定位所需电流的商、再减去永磁同步电机的三相定子绕组的等效电阻所得的差。
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机初始定位装置，其特征在于，所述同步电机的三相定子绕组的等效电阻为每相定子绕组的电阻的1.5倍。
6.根据权利要求4所述的永磁同步电机初始定位装置，其特征在于，所述初始定位所需电流为使得永磁同步电机转子旋转到A相定子绕组轴线所需的电流。
CN201010118142XA 2010-02-10 2010-02-10 一种永磁同步电机初始定位装置 Active CN101777861B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010118142XA CN101777861B (zh) 2010-02-10 2010-02-10 一种永磁同步电机初始定位装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010118142XA CN101777861B (zh) 2010-02-10 2010-02-10 一种永磁同步电机初始定位装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101777861A CN101777861A (zh) 2010-07-14
CN101777861B true CN101777861B (zh) 2012-07-11

Family

ID=42514221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010118142XA Active CN101777861B (zh) 2010-02-10 2010-02-10 一种永磁同步电机初始定位装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101777861B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101924514B (zh) * 2010-09-30 2012-07-04 重庆长安汽车股份有限公司 一种旋转变压器初始位置信号自动校正方法
JP5970227B2 (ja) * 2012-04-17 2016-08-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 同期電動機の駆動システム
CN112953342B (zh) * 2019-12-11 2021-11-30 珠海格力电器股份有限公司 电机的转子初始位置检测方法、系统、存储介质及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5955860A (en) * 1996-06-24 1999-09-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method of determining electrical angle and apparatus for the same
CN1819438A (zh) * 2004-12-06 2006-08-16 株式会社丰田自动织机 逆变器装置
CN101409523A (zh) * 2008-12-01 2009-04-15 哈尔滨理工大学 采用增量式编码器的永磁电机磁极初始位置的确定方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001136779A (ja) * 1999-11-05 2001-05-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ブラシレスｄｃモータの初期位置検出方法及び初期位置検出装置を有したブラシレスｄｃモータ
JP2002262600A (ja) * 2001-03-02 2002-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 永久磁石同期モータの初期位置検出装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5955860A (en) * 1996-06-24 1999-09-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method of determining electrical angle and apparatus for the same
CN1819438A (zh) * 2004-12-06 2006-08-16 株式会社丰田自动织机 逆变器装置
CN101409523A (zh) * 2008-12-01 2009-04-15 哈尔滨理工大学 采用增量式编码器的永磁电机磁极初始位置的确定方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2001-136779A 2001.05.18
JP特开2002-262600A 2002.09.13
刘凌云.基于位置伺服系统的PHSM转子初始位置检测.《伺服控制》.2008,(第01期), *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101777861A (zh) 2010-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106470008B (zh) 基于三相四桥臂的双绕组永磁容错电驱动系统和控制方法
CN107579696B (zh) 带电切换方法、装置、系统、电机、压缩机及存储介质
Villani et al. Multi-phase fault tolerant drives for aircraft applications
US20150123402A1 (en) Magnetic structure combining normal mode and common mode inductance
CN104167975A (zh) 一种基于相切换的多相永磁电机调速系统及其调速方法
CN101777861B (zh) 一种永磁同步电机初始定位装置
CN203658571U (zh) 一种双回路电表检测仪器的切换接线电路
CN103262407A (zh) 用于运行外部激励或混合激励的电机的方法和装置
CN112234875A (zh) 一种多相高速永磁同步电机驱动控制系统
CN201990411U (zh) 用于双速葫芦的高低速切换装置
CN103472313A (zh) 考虑饱和情况时永磁同步电机交直轴电感测试方法
CN208754089U (zh) 一种电机绕组切换装置
CN203687860U (zh) 一款直流电机电刷位置的确定的设备
CN102497055A (zh) 并行多绕组电机
CN202488327U (zh) 内置控制器的无刷电机
CN101860293A (zh) 永磁同步电机的控制系统和短路切换方法
CN105958766B (zh) 一种(12/10)k三相n通道双凸极电机
CN201667592U (zh) 一种变浆用三相异步电动机
CN201846198U (zh) 一种双三相直驱永磁风力发电机
CN209345046U (zh) 一种无刷直流电机制动电路
CN113189486A (zh) 一种快速检测三相异步电机转向的方法
CN201750318U (zh) 一种直流无刷电机控制器安装装置
CN201699422U (zh) 三相电力稳压器输出电路
CN108429407B (zh) 一种抽头电机组件
CN204119107U (zh) 一种电动汽车的驱动系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: The age of 412001 in Hunan Province, Zhuzhou Shifeng District Road No. 169

Patentee after: ZHUZHOU CRRC TIMES ELECTRIC Co.,Ltd.

Address before: The age of 412001 in Hunan Province, Zhuzhou Shifeng District Road

Patentee before: ZHUZH CSR TIMES ELECTRIC Co.,Ltd.

CP03 Change of name, title or address