CN103607157B - 同步电机扭矩检测转子初始定位装置及方法 - Google Patents

同步电机扭矩检测转子初始定位装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103607157B
CN103607157B CN201310528828.XA CN201310528828A CN103607157B CN 103607157 B CN103607157 B CN 103607157B CN 201310528828 A CN201310528828 A CN 201310528828A CN 103607157 B CN103607157 B CN 103607157B
Authority
CN
China
Prior art keywords
modular converter
synchronous motor
rotor
signal
current
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
CN201310528828.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103607157A (zh
Inventor
姜建国
徐亚军
戴鹏
罗*
罗
乔树通
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.)
Jiangsu Jiaotong University North Jiangsu Science And Technology Development Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
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 Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201310528828.XA priority Critical patent/CN103607157B/zh
Publication of CN103607157A publication Critical patent/CN103607157A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103607157B publication Critical patent/CN103607157B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

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

Abstract

本发明提供了一种同步电机扭矩检测转子初始定位装置，包括：依次连接的转矩传感器、A／D转换模块、控制器、D／A转换模块和电流发生器，其中，控制器通过D／A转换模块调节电流发生器产生不同方向的电流矢量施加在同步电机的定子上。本发明还提供相应的方法。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本装置采用扭矩传感器和电流发生器来实现转子初始定位，与现有的技术相比，初始定位精度高、噪音小、无需电机转动、运行可靠，而且结构简单、操作方便，不仅适用于电励磁同步电机，也适用于永磁同步电机。

Description

同步电机扭矩检测转子初始定位装置及方法
技术领域
本发明涉及一种同步电机扭矩检测转子初始定位装置，更具体地说，设计利用扭矩大小来判断电机转子的初始位置装置及方法。
背景技术
同步电机具有启动力矩大的特点。转子位置的准确初始定位是实现同步电机最大转矩启动的必要条件。现有的方法有绝对值编码器法、电压模型法和转矩电流法。
绝对值编码器法是利用绝对值编码器的特点，电机在启动时可以直接从绝对值编码器上读取转子位置信息。这种方法简单可靠。缺点是硬件的投入以及第一次安装时存在的校准问题。
电压模型方法是在电励磁同步电机领域广泛使用的一种方法。转子投入励磁的瞬间在定子侧感应出电动势，电压模型方法是对电动势进行积分来计算出转子位置的。这种方法需要定子侧的电压传感器，仅适用于电励磁同步电机，永磁同步电机无法使用。
转矩电流法是在电机空载时可以使用的一种方法。电机空载、转子励磁情况下，定子通入一定量的直流电流。加入转子位置和给定定子磁场不一致，则转子转动到定子磁场位置。该方法仅可用于空载场合，而且需要转子转动。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术存在的问题，提供一种实现简单、易调试、精度高、可靠性强同步电机转子初始定位装置。
根据本发明的一个方面，提供一种同步电机扭矩检测转子初始定位装置，包括：依次连接的转矩传感器、A／D转换模块、控制器、D／A转换模块和电流发生器；
矩传感器的输入端用于连接同步电机的转子，转矩传感器产生表示转矩大小的模拟量信号；
转矩传感器的输出端连接到A／D转换模块的输入端，表示转矩大小的模拟量信号通过A／D转换模块转换为表示转矩大小的数字量信号；
A／D转换模块的输出端连接到控制器的输入端，表示转矩大小的数字量信号被送入控制器进行处理；
控制器的输出端连接到D／A转换模块的输入端，控制器将产生的电流矢量给定数字信号传输于D／A转换模块；
D／A转换模块的输出端连接到电流发生器的输入端，D／A转换模块将控制器传输过来的电流矢量给定数字信号转换为电流矢量给定模拟信号，并传输于电流发生器；
电流发生器根据D／A转换模块传输来的电流矢量给定模拟信号产生电流矢量作用于同步电机上。
优选地，控制器通过D／A转换模块调节电流发生器产生不同方向的电流矢量施加在同步电机的定子上。
优选地，系统上电后转子励磁，同步电机的转子产生不同的转矩模拟量信号，通过A／D转换模块进入控制器；电流发生器的电流矢量幅值根据同步电机的带载情况来确定；电流发生器的产生的电流矢量幅值不变，基本坐标轴任意设定，根据预设的频率产生三相正弦信号施加在电机定子上，同步电机的转子相应的会产生一个正弦的转矩信号；
判断电流矢量基本坐标轴的原点和转矩信号的零点相位差是否为零，如果不为零，则根据基本坐标轴的原点和转矩信号的零点相位差来修正基本坐标轴的原点，然后重新判断电流矢量基本坐标轴的原点和转矩信号的零点相位差是否为零，直至相位差为零即完成转子初始定位。
根据本发明的另一个方面，还提供一种同步电机扭矩检测转子初始定位方法，包括如下步骤：
步骤1：系统上电，完成初始化；
步骤2：同步电机的转子励磁，控制器通过D／A转换模块产生电流矢量信号施加在同步电机的定子上；
步骤3：转矩传感器产生代表转矩大小的模拟量信号，通过A／D转换模块被控制器采集；
步骤4：控制器比较发出的电流矢量信号和采集来的转矩信号，判断转矩信号的原点和电流矢量信号的原点是否重合；如果重合则定位结束，如果不重合则根据所述发出的电流矢量信号和采集来的转矩信号的差值修正电流矢量基本坐标轴的原点，重新执行步骤2、步骤3和步骤4。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本装置采用扭矩传感器和电流发生器来实现转子初始定位，与现有的技术相比，初始定位精度高、噪音小、无需电机转动、运行可靠，而且结构简单、操作方便，不仅适用于电励磁同步电机，也适用于永磁同步电机。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明的电路原理结构框图；
图2是本发明初始定位流程图。
图中：U1-转矩传感器，U2-A／D转换模块，U3-控制器，U4-D／A转换模块，U5-电流发生器。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1所示，电路主要由转矩传感器U1、A／D转换模块U2、控制器U3、D／A转换模块U4和电流发生器U5构成。控制器U3的输出端连接到D／A转换模块U4的输入端，控制器U3产生电流矢量给定数字信号传输于D／A转换模块U4；D／A转换模块U4的输出端连接到电流发生器U5的输入端，D／A转换模块U4将控制器U3传输过来的电流矢量给定数字信号转换为电流矢量给定模拟信号，并传输于电流发生器U5；电流发生器U5根据D／A转换模块U4传输来的电流矢量给定模拟信号产生电流矢量作用于同步电机上。在同步电机的转子连接转矩传感器U1，转矩传感器U1产生表示转矩大小的模拟量信号；转矩传感器U1连接到A／D转换模块U2的输入端，表示转矩大小的模拟量信号通过A／D转换模块U2转换为表示转矩大小的数字量信号；A／D转换模块U2的输出端连接到控制器U3，表示转矩大小的数字量信号被送入控制器U3进行处理。
参见图2，本实施例中，首先对系统上电，然后转子励磁，控制器通过D／A转换模块调节电流发生器产生不同方向的电流矢量施加在同步电机的定子上。由于转子励磁，同步电机的转子产生不同的转矩模拟量信号，通过A／D转换模块进入控制器。电流发生器的电流矢量幅值可根据电机的带载情况来确定，对于空载电机，电流幅值取值较小，不会导致电机有任何转动。电流发生器的产生的电流矢量幅值不变，基本坐标轴任意设定，根据预设的频率产生三相正弦信号施加在电机定子上，同步电机的转子相应的会产生一个正弦的转矩信号。判断电流矢量基本坐标轴的原点和转矩信号的零点相位差是否为零，如果不为零，根据基本坐标轴的原点和转矩信号的零点相位差来修正基本坐标轴的原点，然后重新判断电流矢量基本坐标轴的原点和转矩信号的零点相位差是否为零，直至相位差为零即可以完成转子初始定位。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (2)

1.一种同步电机扭矩检测转子初始定位装置，其特征在于，包括：依次连接的转矩传感器、A/D转换模块、控制器、D/A转换模块和电流发生器；
转矩传感器的输入端用于连接同步电机的转子，转矩传感器产生表示转矩大小的模拟量信号；
转矩传感器的输出端连接到A/D转换模块的输入端，表示转矩大小的模拟量信号通过A/D转换模块转换为表示转矩大小的数字量信号；
A/D转换模块的输出端连接到控制器的输入端，表示转矩大小的数字量信号被送入控制器进行处理；
控制器的输出端连接到D/A转换模块的输入端，控制器将产生的电流矢量给定数字信号传输于D/A转换模块；
D/A转换模块的输出端连接到电流发生器的输入端，D/A转换模块将控制器传输过来的电流矢量给定数字信号转换为电流矢量给定模拟信号，并传输于电流发生器；
电流发生器根据D/A转换模块传输来的电流矢量给定模拟信号产生电流矢量作用于同步电机上；
系统上电后转子励磁，同步电机的转子产生不同的转矩模拟量信号，通过A/D转换模块进入控制器；电流发生器的电流矢量幅值根据同步电机的带载情况来确定；电流发生器的产生的电流矢量幅值不变，基本坐标轴任意设定，根据预设的频率产生三相正弦信号施加在电机定子上，同步电机的转子相应的会产生一个正弦的转矩信号；
判断电流矢量基本坐标轴的原点和转矩信号的零点相位差是否为零，如果不为零，则根据基本坐标轴的原点和转矩信号的零点相位差来修正基本坐标轴的原点，然后重新判断电流矢量基本坐标轴的原点和转矩信号的零点相位差是否为零，直至相位差为零即完成转子初始定位。
2.根据权利要求1所述的同步电机扭矩检测转子初始定位装置，其特征在于，控制器通过D/A转换模块调节电流发生器产生不同方向的电流矢量施加在同步电机的定子上。
CN201310528828.XA 2013-10-30 2013-10-30 同步电机扭矩检测转子初始定位装置及方法 Active CN103607157B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310528828.XA CN103607157B (zh) 2013-10-30 2013-10-30 同步电机扭矩检测转子初始定位装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310528828.XA CN103607157B (zh) 2013-10-30 2013-10-30 同步电机扭矩检测转子初始定位装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103607157A CN103607157A (zh) 2014-02-26
CN103607157B true CN103607157B (zh) 2016-09-28

Family

ID=50125361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310528828.XA Active CN103607157B (zh) 2013-10-30 2013-10-30 同步电机扭矩检测转子初始定位装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103607157B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6163148A (en) * 1995-10-17 2000-12-19 Seiko Epson Corporation Sensor, drive force auxiliary device using the sensor, and torque sensor zero point adjusting mechanism of the drive force auxiliary device
CN201065078Y (zh) * 2006-12-31 2008-05-28 西南大学 具有自动换挡功能的电动车控制器
CN101857047A (zh) * 2010-06-04 2010-10-13 同济大学 用于电动助力转向的装置和方法
CN102582681A (zh) * 2012-03-05 2012-07-18 北京工业大学 基于dsp的交流永磁式电动助力转向控制系统与方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8744794B2 (en) * 2011-02-28 2014-06-03 Deere & Company Method and apparatus for characterizing an interior permanent magnet machine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6163148A (en) * 1995-10-17 2000-12-19 Seiko Epson Corporation Sensor, drive force auxiliary device using the sensor, and torque sensor zero point adjusting mechanism of the drive force auxiliary device
CN201065078Y (zh) * 2006-12-31 2008-05-28 西南大学 具有自动换挡功能的电动车控制器
CN101857047A (zh) * 2010-06-04 2010-10-13 同济大学 用于电动助力转向的装置和方法
CN102582681A (zh) * 2012-03-05 2012-07-18 北京工业大学 基于dsp的交流永磁式电动助力转向控制系统与方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103607157A (zh) 2014-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103414427B (zh) 无刷直流电机控制方法
CN108282124B (zh) 电机矢量控制的转子位置角度补偿方法
CN101729002A (zh) 基于sopc的无位置传感器无刷直流电机远程监控系统
CN103701375B (zh) 一种永磁同步电机启动系统、方法及永磁同步电机
CN204013310U (zh) 无刷双馈电机直接转矩控制系统
JP6015708B2 (ja) ３相回転機の電流制御システム
CN108847795A (zh) 一种永磁同步电机无位置传感器的控制方法
CN101741309B (zh) 一种永磁同步电机磁场定向控制装置及控制方法
CN103199788A (zh) 永磁同步电机转子位置观测器
CN103956957A (zh) 一种异步电机转子电阻辨识方法和装置
CN103560722A (zh) 一种永磁直线同步电机控制装置及方法
CN103607149A (zh) 一种超声电机舵伺服系统及其控制方法
CN111181450A (zh) 一种无刷直流电机霍尔传感器容错控制装置及其控制方法
CN105811828A (zh) 一种基于线性霍尔传感器的飞轮转速控制装置及方法
CN103607157B (zh) 同步电机扭矩检测转子初始定位装置及方法
CN107132375A (zh) 电机转速的获取方法、装置、设备及计算机可读存储介质
CN203011420U (zh) 无刷直流马达霍尔传感器装设位置校正机构
CN105203020A (zh) 一种激磁同步的旋转变压器解调装置
CN102497149B (zh) 永磁直线同步电机驱动悬浮平台的直接解耦控制方法
CN209342878U (zh) 一种永磁同步电机mtpa参数自动标定系统
CN111162705A (zh) 一种永磁同步电机控制系统、方法、控制器及其应用
CN205754101U (zh) 基于模型设计的永磁同步电机调速系统
CN209256990U (zh) 智能机器人关节组件
CN107543640B (zh) 电机力矩测量方法及装置
CN103532457A (zh) 一种基于硬件的磁场定向控制（foc）装置和方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20171201

Address after: 223001 Huaian City, Jiangsu Province Economic and Technological Development Zone Huaian Mei Gao road Huaian wisdom Valley 19 Building No. B1 4

Patentee after: Jiangsu Jiaotong University North Jiangsu Science and Technology Development Co., Ltd.

Address before: 800 Dongchuan Road, Shanghai, No. 200240

Patentee before: Shanghai Jiao Tong University

TR01 Transfer of patent right