專利名稱：一種永磁同步電機轉(zhuǎn)子定位方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同步電機領(lǐng)域，具體涉及一種永磁同步電機轉(zhuǎn)子定位方法及裝置。
背景技術(shù)：
近年來，永磁同步電機因其控制精度高、抗震性能好的特點，被越來越多地用于電動汽車的制造。永磁電機的位置傳感器多采用旋轉(zhuǎn)變壓器，而旋轉(zhuǎn)變壓器的精度很高，導致在裝配時很難保證旋轉(zhuǎn)變壓器的安裝一致性。為了有效控制永磁同步電機定子的磁場矢量，需要獲取轉(zhuǎn)子當前位置的準確值，而轉(zhuǎn)子的準確位置是通過旋轉(zhuǎn)變壓器的當前測量值減去電機與旋轉(zhuǎn)變壓器安裝時的偏差值得到的。所以，永磁同步電機在完成裝配后必須對電機轉(zhuǎn)子位置進行定位，以取得電機轉(zhuǎn)子處于機械零位時與旋轉(zhuǎn)變壓器安裝的電氣零位之間的固定偏差。傳統(tǒng)的永磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置的確定方法是利用磁同步電機的凸極效應(yīng)，通·過對電機繞組加入高頻激勵電流實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子初始位置的準確辨別的。這種方法不適用于沒有凸極效應(yīng)的表貼式永磁同步電機。這種方法的檢測裝置結(jié)構(gòu)復雜。由于電動汽車上電機軸不能與車上部分傳動系統(tǒng)完全脫開，系統(tǒng)慣量較大，導致轉(zhuǎn)子定位所需時間較長。而且由于電動汽車上系統(tǒng)電壓較高，而進行定位需對電機施加短路電流，其電壓電流不易控制，容易導致電機或電機控制器損壞。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的即在于克服現(xiàn)有技術(shù)適用范圍窄，定位時間長和容易損壞相關(guān)設(shè)備的不足，提供一種永磁同步電機轉(zhuǎn)子定位方法；
本發(fā)明的另一個目的在于提供使用上述方法的結(jié)構(gòu)簡單、操作容易的一種永磁同步電機轉(zhuǎn)子定位裝置。本發(fā)明的一個目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)
一種永磁同步電機轉(zhuǎn)子定位方法，包括以下步驟
A.設(shè)定一系統(tǒng)容許偏差值DEC，一系統(tǒng)錯誤值ERR，ERR大于DEC；
B.將電機置于如下六種狀態(tài)中的一種電機的U相接恒流電源的負極，電機的V相接恒流電源的負極，電機的W相接恒流電源的正極；電機的U相接恒流電源的負極，電機的V相接恒流電源的正極，電機的W相接恒流電源的正極；電機的U相接恒流電源的負極，電機的V相接恒流電源的正極，電機的W相接恒流電源的負極；電機的U相接恒流電源的正極，電機的V相接恒流電源的負極，電機的W相接恒流電源的正極；電機的U相接恒流電源的正極，電機的V相接恒流電源的負極，電機的W相接恒流電源的負極；電機的U相接恒流電源的正極，電機的V相接恒流電源的正極，電機的W相接恒流電源的負極；
C.電機轉(zhuǎn)子在恒流電源的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動至一固定位置后，通過設(shè)置于電機上的旋轉(zhuǎn)變壓器讀取電機轉(zhuǎn)子當前的位置值，并記錄所述位置值；
D.將所述位置值與電機轉(zhuǎn)子在當前供電狀態(tài)下的理論位置值做差值運算；E.將上述差值運算得到的值與電機的極對數(shù)和旋轉(zhuǎn)變壓器的極對數(shù)做歸一化處理，得到結(jié)果值SETl ；
F.分別將電機置于步驟A中所述的另外五種狀態(tài)，并重復步驟B到步驟D，得到結(jié)果值SET2、SET3、SET4、SET5 和 SET6 ；
G.在SETfSET6中取最大值和最小值做差值運算，得到結(jié)果值TEMP。H.將 TEMP 與 DEC 和 ERR 對比；
如TEMP小于DEC，則對SETrSET6取平均值，結(jié)果即為電機轉(zhuǎn)子處于機械零位時與旋轉(zhuǎn)變壓器安裝的電氣零位之間的固定偏差值；
如TEMP大于DEC且小于ERR，則調(diào)高恒流電源的輸出電流，并重復所述步驟A至步驟F，直至TEMP小于DEC;
如TEMP大于ERR，則電機轉(zhuǎn)子定位失敗。此時，工作人員需要檢查系統(tǒng)接線及電機的三相引出線是否正確。本發(fā)明的另一個目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)
一種永磁同步電機轉(zhuǎn)子定位裝置，它包括電機、旋轉(zhuǎn)變壓器、恒流電源、繼電器、主控制器和計算機，繼電器的數(shù)量為3，3個繼電器的活動端分別與電機的U相、V相和W相連接，繼電器的兩個固定端分別與恒流電源的正極和負極連接，旋轉(zhuǎn)變壓器設(shè)置在電機上，旋轉(zhuǎn)變壓器與主控制器連接，主控制器與計算機連接，主控制器分別與3個繼電器連接。具體地，所述的主控制器包括主控制芯片、旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片、RS232串口接口和I/o隔離電路，主控制芯片通過RS232串口接口與所述計算機連接，旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片通過RS232串口接口與所述旋轉(zhuǎn)變壓器連接，主控制芯片通過I/O隔離電路與所述繼電器連接，旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片連接在主控制芯片上。本發(fā)明的優(yōu)點在于
1.適用范圍廣，可用于具有凸極效應(yīng)的永磁同步電機，也可用于表貼式永磁同步電
機；
2.本定位裝置，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便；
3.定位所需時間短；
4.定位過程安全可控，不會損壞電機或電機控制器；
5.可準確測量轉(zhuǎn)子處于機械零位時與旋轉(zhuǎn)變壓器安裝的電氣零位之間的固定偏差
值；
6.可在定位同時驗證電機U、V、W三相的引出線是否正確。
為了更清楚地說明本發(fā)明的實施例，下面將對描述本發(fā)明實施例中所需要用到的附圖作作簡單的說明。顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，還可以根據(jù)下面的附圖，得到其它附圖。圖I為本發(fā)明中裝置的結(jié)構(gòu)示意 其中，附圖標記所對應(yīng)的零部件名稱為
I-永磁同步電機，2-旋轉(zhuǎn)變壓器，3-恒流電源，41-第一繼電器，42-第二繼電器，43-第三繼電器，5-主控制器，51-主控制芯片，52-旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片，53-第一 RS232串口借口，54-第二 RS232串口借口，55-第一 I/O隔離電路，56-第二 I/O隔離電路，57-第三I/O隔離電路，6-計算機。
具體實施例方式為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。顯而易見的，下面所述的實施例僅僅是本發(fā)明實施例中的一部分，而不是全部。基于本發(fā)明記載的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下得到的其它所有實施例，均在本發(fā)明保護的范圍內(nèi)。實施例
如圖I所示，一種永磁同步電機轉(zhuǎn)子定位裝置，它包括永磁同步電機I、旋轉(zhuǎn)變壓器2、恒流電源3、第一繼電器41、第二繼電器42、第三繼電器43、主控制器5和計算機6。旋轉(zhuǎn) 變壓器2安裝在電機I上。計算機6為標準的X86型計算機。主控制器5包括主控制芯片51以及連接在主控制芯片51上的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片52、第一 RS232串口接口 53、第二RS232串口接口 54、第一 I/O隔離電路55、第二 I/O隔離電路56和第三I/O隔離電路57。主控制器5通過第一 RS232串口接口 53與計算機6連接。旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片52通過第二 RS232串口接口 54與旋轉(zhuǎn)變壓器2連接。第一 I/O隔離電路55、第二 I/O隔離電路56和第三I/O隔離電路57分別與第一繼電器41、第二繼電器42和第三繼電器43連接。第一繼電器41、第二繼電器42和第三繼電器43的活動端分別與永磁同步電機I的U相、V相和W相連接，第一繼電器41、第二繼電器42和第三繼電器43的兩個個固定端分別與恒流電源3的正極和負極連接。主控制芯片51的型號為STM32F103VE，旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片52的型號為AD2S1205。永磁同步電機I的極對數(shù)為4，旋轉(zhuǎn)變壓器2的極對數(shù)為I。在本實施例中，將結(jié)合上述裝置來說明一種永磁同步電機轉(zhuǎn)子定位方法。包括以下步驟
5001:向計算機6中輸入系統(tǒng)容許偏差值DEC和系統(tǒng)錯誤值ERR，DEC=100，ERR=200，計算機6將DEC和ERR傳送至主控制器5中的主控制芯片51，并向主控制芯片51發(fā)出啟動測試指令；
5002:主控制芯片51控制第一 I/O隔離電路55處于低電平狀態(tài)，第二 I/O隔離電路56處于低電平狀態(tài)，第三I/o隔離電路57處于高電平狀態(tài)，此時，第一繼電器41和第二繼電器42與恒流電源3的負極連接，第三繼電器43與恒流電源3的正極連接，導致永磁同步電機I的U相和V相與恒流電源3的負極連接，永磁同步電機I的W相與恒流電源3的正極連接；
5003:永磁同步電機I的轉(zhuǎn)子在恒流電源3的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動至一固定位置后，旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片52通過旋轉(zhuǎn)變壓器2讀取永磁同步電機I的轉(zhuǎn)子當前的位置值，并將該值傳輸至主控制芯片51，主控制芯片51在該位置值穩(wěn)定不變后，記錄該位置值N01=10352 ；
5004:主控制芯片51將上述位置值NOl與電機轉(zhuǎn)子在當前供電狀態(tài)下的理論位置值MC1=-1366作差值運算，得到值ECl=I 1718，處理過程如下EC1=N01-MC1=10352+1366=11718
5005:主控制芯片51將上述差值運算得到的值ECl與永磁同步電機I的極對數(shù)和旋轉(zhuǎn)變壓器2的極對數(shù)做歸一化處理，得到結(jié)果值SET1=11718，計算過程如下
如果 ECl 彡 49125，則 SETl=ECl — 49125 ；
如果 ECl 彡 32768，則 SETl=ECl — 32768 ；
如果 ECl 彡 16384，則 SETl=ECl — 16384 ；
如果 ECl < 16384，則 SETl=ECl ；
5006:主控制芯片51分別將永磁同步電機I置于下述五種狀態(tài)，重復步驟S003飛005，工程過程中，N02=24016、N03=54032、N04=45872、N05=15824、N06=18560、EC2=28112、EC3=60859、EC4=44506、EC5=11728、EC6=11733、MC2=_4096、MC3=_6827、MC4=1366、·MC5=4096、MC6=6827，最終得到的結(jié)果值 SET2=11728、SET3=11707、SET4=11738、SET5=11728、SET6=11733 ;五種狀態(tài)如下
永磁同步電機I的U相接恒流電源3的負極，永磁同步電機I的V相接恒流電源3的正極,永磁同步電機I的W相接恒流電源3的正極；永磁同步電機I的U相接恒流電源3的負極，永磁同步電機I的V相接恒流電源3的正極，永磁同步電機I的W相接恒流電源3的負極；永磁同步電機I的U相接恒流電源3的正極，永磁同步電機I的V相接恒流電源3的負極，永磁同步電機I的W相接恒流電源3的正極；永磁同步電機I的U相接恒流電源3的正極，永磁同步電機I的V相接恒流電源3的負極，永磁同步電機I的W相接恒流電源3的負極；永磁同步電機I的U相接恒流電源3的正極，永磁同步電機I的V相接恒流電源3的正極，永磁同步電機I的W相接恒流電源3的負極；
5007:主控制芯片51在SET1 SET6中取最大值和最小值做差值運算，得到結(jié)果值TEMP=31,計算過程如下
TEMP=Max[SETI, SET6]-Min[SET1, SET6]=11738-11707=31
5008:主控制芯片51將TEMP與DEC和ERR對比，發(fā)現(xiàn)TEMP小于DEC，對SET1 SET6取平均值，結(jié)果為11725，永磁同步電機I的轉(zhuǎn)子處于機械零位時與旋轉(zhuǎn)變壓器2安裝的電氣零位之間的固定偏差值即為該平均值，主控制芯片51將該平均值傳送至計算機6顯示。在其它實施例中，如果在步驟S008中對比發(fā)現(xiàn)，TEMP大于DEC且小于ERR，則調(diào)高恒流電源3的輸出電流，并重復所述步驟S002 S007，直至TEMP小于DEC，然后對SET1 SET6取平均值，永磁同步電機I的轉(zhuǎn)子處于機械零位時與旋轉(zhuǎn)變壓器2安裝的電氣零位之間的固定偏差值即為該平均值，主控制芯片51將該平均值傳送至計算機6顯示。在其它實施例中，如果在步驟S008中對比發(fā)現(xiàn)，TEMP大于ERR，則永磁同步電機I轉(zhuǎn)子定位失敗，主控制芯片51將失敗信息發(fā)送至計算機6顯示，提醒工作人員檢查系統(tǒng)接線和永磁同步電機1U、V、W三相的引出線是否正確。如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種永磁同步電機轉(zhuǎn)子定位方法，其特征在于，包括以下步驟 A.設(shè)定一系統(tǒng)容許偏差值DEC，一系統(tǒng)錯誤值ERR，ERR大于DEC； B.將電機置于如下六種狀態(tài)中的一種電機的U相接恒流電源的負極，電機的V相接恒流電源的負極，電機的W相接恒流電源的正極；電機的U相接恒流電源的負極，電機的V相接恒流電源的正極，電機的W相接恒流電源的正極；電機的U相接恒流電源的負極，電機的V相接恒流電源的正極，電機的W相接恒流電源的負極；電機的U相接恒流電源的正極，電機的V相接恒流電源的負極，電機的W相接恒流電源的正極；電機的U相接恒流電源的正極，電機的V相接恒流電源的負極，電機的W相接恒流電源的負極；電機的U相接恒流電源的正極，電機的V相接恒流電源的正極，電機的W相接恒流電源的負極； C.電機轉(zhuǎn)子在恒流電源的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動至一固定位置后，通過設(shè)置于電機上的旋轉(zhuǎn)變壓器讀取電機轉(zhuǎn)子當前的位置值，并記錄所述位置值； D.將所述位置值與電機轉(zhuǎn)子在當前供電狀態(tài)下的理論位置值做差值運算； E.將上述差值運算得到的值與電機的極對數(shù)和旋轉(zhuǎn)變壓器的極對數(shù)做歸一化處理，得到結(jié)果值SETl ； F.分別將電機置于步驟A中所述的另外五種狀態(tài)，并重復步驟B到步驟D，得到結(jié)果值SET2、SET3、SET4、SET5 和 SET6 ； G.在SETfSET6中取最大值和最小值做差值運算，得到結(jié)果值TEMP ； H.將TEMP與DEC和ERR對比； 如TEMP小于DEC，則對SETrSET6取平均值，結(jié)果即為電機轉(zhuǎn)子處于機械零位時與旋轉(zhuǎn)變壓器安裝的電氣零位之間的固定偏差值； 如TEMP大于DEC且小于ERR，則調(diào)高恒流電源的輸出電流，并重復所述步驟A至步驟F，直至TEMP小于DEC; 如TEMP大于ERR，則電機轉(zhuǎn)子定位失敗，檢查電機的UVW三相定義是否正確再重新進行轉(zhuǎn)子定位。
2.使用權(quán)利要求I所述方法的一種永磁同步電機轉(zhuǎn)子定位裝置，其特征在于它包括電機、旋轉(zhuǎn)變壓器、恒流電源、繼電器、主控制器和計算機，繼電器的數(shù)量為3，3個繼電器的活動端分別與電機的U相、V相和W相連接，繼電器的兩個固定端分別與恒流電源的正極和負極連接，旋轉(zhuǎn)變壓器設(shè)置在電機上，旋轉(zhuǎn)變壓器與主控制器連接，主控制器與計算機連接，主控制器分別與3個繼電器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種永磁同步電機轉(zhuǎn)子定位裝置，其特征在于所述的主控制器包括主控制芯片、旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片、RS232串口接口和I/O隔離電路，主控制芯片通過RS232串口接口與所述計算機連接，旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片通過RS232串口接口與所述旋轉(zhuǎn)變壓器連接，主控制芯片通過I/O隔離電路與所述繼電器連接，旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片連接在主控制芯片上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種永磁同步電機轉(zhuǎn)子定位方法，該方法需要設(shè)定系統(tǒng)容許偏差值DEC和系統(tǒng)錯誤值ERR，通過旋轉(zhuǎn)變壓器(2)檢測永磁同步電機(1)的轉(zhuǎn)子在六種供電狀態(tài)下的位置值，通過計算得出值TEMP，將TEMP與DEC和ERR對比，如果TEMP小于DEC，則可求得永磁同步電機1的轉(zhuǎn)子處于機械零位時與旋轉(zhuǎn)變壓器2安裝的電氣零位之間的固定偏差值。本發(fā)明還公開了使用上述方法的一種永磁同步電機轉(zhuǎn)子定位裝置。
文檔編號H02P6/16GK102904506SQ20121040773
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者何勤, 張闖, 陳奇志, 王強恒 申請人:成都聯(lián)騰動力控制技術(shù)有限公司