一種永磁同步電機永磁磁鏈的辨識方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種永磁同步電機，尤其設及一種永磁同步電機永磁磁鏈的辨識方 法，屬于永磁同步電機控制領域。
【背景技術】
[0002] 永磁同步電機具有結構簡單、功率密度高、控制簡單等諸多優點。近年來，永磁同 步電機在高性能調速系統和伺服控制系統等工業領域中得到了日益廣泛的應用。
[0003] 高性能永磁同步電機控制系統需要準確的永磁磁鏈信息。但永磁磁鏈波動和失磁 會導致電機發熱和轉矩性能變差，嚴重情況下電機可能失控和報廢。目前，公知的現有技 術，是從電機設計角度出發，優化磁路結構，降低失磁風險，此類方法屬于靜態預防方案。而 對電機運行中的失磁，往往要到引發明顯故障后才停機檢測，只能稱為一種失磁后的離線 分析方法，能引發故障的失磁程度往往已很嚴重。
[0004] 因此，現有技術的永磁磁鏈辨識效果難W滿足永磁同步電機高性能控制要求。如 何實時準確辨識永磁同步電機永磁磁鏈，是現有技術有待解決的問題。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的是為了解決永磁同步電機高性能控制中電機永磁磁鏈難W實時準 確辨識的問題，而提出一種永磁同步電機永磁磁鏈的辨識方法。
[0006] 為了達到上述目的，本發明所采取的技術方案是：
[0007] 一種永磁同步電機永磁磁鏈的辨識方法，包括如下步驟：
[0008] (1)將永磁同步電機中性點與直流電壓源中點接地，從而永磁同步電機中性點的 電壓為0 ;
[0009] 似確定永磁同步電機A、B、CS相端電壓和相電壓；
[0010] 做檢測永磁同步電機4、8、0立相相電流，結合前述相電壓，計算永磁同步電機A、 B、CS相相反電勢；
[0011] (4)對所述永磁同步電機A、B、C=相相反電勢積分得到=相永磁磁鏈，再通過 CLARK變換，將所述=相永磁磁鏈矢量合成，得到永磁同步電機永磁磁鏈。
[0012] 上述步驟（2)中，永磁同步電機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通過程還是續流過程，當工作在導通過程，永磁同步電機A、B、C=相 端電壓通過功率管的狀態確定：若某相的上橋臂功率管開通，則該相端電壓數值為直流電 壓源幅值的1/2、極性為正，若某相的下橋臂功率管開通，則該相端電壓數值為直流電壓源 幅值的1/2、極性為負；當工作在續流過程，永磁同步電機A、B、C=相端電壓通過續流二極 管的狀態確定：若某相的上橋臂續流二極管開通，則該相端電壓數值為直流電壓源幅值的 1/2、極性為正，若某相的下橋臂續流二極管開通，則該相端電壓數值為直流電壓源幅值的 1/2、極性為負。
[0013] 上述判斷=相全橋逆變器工作在導通過程還是續流過程的方法是：檢測=相全橋 逆變器功率管是否全部關斷，當S相全橋逆變器功率管不是全部關斷時，則表明S相全橋 逆變器處于導通過程；當S相全橋逆變器功率管全部關斷，則表明S相全橋逆變器處于續 流過程。
[0014] 上述步驟似中，永磁同步電機A、B、C立相相電壓的確定方法是：將永磁同步電 機A、B、CS相端電壓減去中性點的電壓，得到永磁同步電機相電壓，由于中性點的電壓為 0,故相電壓與端電壓相同。 陽01引上述步驟（3)的方法是：利用電流傳感器檢測永磁同步電機4、8、0;相相電流i。、ib、i。，再結合步驟似中的A、B、0;相相電壓U。、Ub、U。，根據下式永磁同步電機相電壓平 衡方程，計算得到永磁同步電機S相相反電勢e。、6b、e。：
[0017] 其中，R。、Rb、Re分別為永磁同步電機A、B、CS相相電阻，La、Lb、Lc分別為永磁同步 電機A、B、CS相相電感。
[0018] 上述步驟（4)的方法是：對步驟（3)得到的永磁同步電機=相相反電勢利用下式 進行積分，得到=相永磁磁鏈4 4 4、
[0020] 再利用下式，通過CLARK變換，將所述S相永磁磁鏈矢量合成，得到永磁同步電機 永磁磁鏈4fd、4d:
[0022] 本發明的方法與現有技術相比，所需的電機參數少，結構簡單，計算量小，辨識精 度高，實時性好。
【附圖說明】
[0023] 圖1為一種永磁同步電機永磁磁鏈的辨識方法流程圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，W下結合附圖，對本發明進 行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，并不用于 限定本發明。
[00對圖I所示，為本發明的一種永磁同步電機永磁磁鏈的辨識方法，包括下列步驟： 陽0%] (1)將永磁同步電機中性點與直流電壓源中點接地，從而將永磁同步電機中性點 的電壓錯位為0 ;
[0027] (2)通過=相全橋逆變器導通過程和續流過程中功率管及續流二極管的通斷狀 態，確定永磁同步電機端電壓；用所述端電壓減去所述中性點的電壓，得到永磁同步電機相 電壓；
[002引在確定永磁同步電機A、B、CS相的端電壓時，可根據S相全橋逆變器工作的導通 過程和續流過程兩種情況分別考慮，具體可通過檢測=相全橋逆變器功率管是否全部關斷 來判斷=相全橋逆變器是工作在導通過程還是續流過程，具體來說，當=相全橋逆變器功 率管不是全部關斷時，則表明S相全橋逆變器處于導通過程；當S相全橋逆變器功率管全 部關斷，則表明S相全橋逆變器處于續流過程。
[0029] 在=相全橋逆變器導通過程，永磁同步電機A、B、C=相端電壓通過功率管的狀 態確定：若某相的上橋臂功率管開通，則該相端電壓數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通，則該相端電壓數值為直流電壓源幅值的1/2、極性為負。
[0030] 在=相全橋逆變器續流過程，永磁同步電機A、B、C=相端電壓通過續流二極管的 狀態確定：由于續流過程=相全橋逆變器功率管全部關斷，永磁同步電機A、B、C各相通過 各自所連接的=相全橋逆變器橋臂上唯一開通的續流二極管續流，若某相的上橋臂續流二 極管開通，則該相端電壓數值為直流電壓源幅值的1/2、極性為正，若某相的下橋臂續流二 極管開通，則該相端電壓數值為直流電壓源幅值的1/2、極性為負。
[0031] 將上述端電壓減去上述中性點的電壓，得到永磁同步電機相電壓，由于上述中性 點的電壓為0,故相電壓與上述端電壓相同：A相相電壓U。等于A相端電壓，B相相電壓Ub 等于B相端電壓，C相相電壓U。等于C相端電壓。 陽03引 做利用電流傳感器檢測永磁同步電機A、B、0立相相電流i。、ib、i。，再結合前述 相電壓U。、Ub、U。，根據下式永磁同步電機相電壓平衡方程，計算得到永磁同步電機=相相反 電勢e。、6b、e。：
[0034] 其中，R。、Rb、I?。分別為永磁同步電機A、B、C立相相電阻，L。、Lb、L。分別為永磁同步 電機A、B、CS相相電感。
[003引 （4)對步驟（3)得到的永磁同步電機立相相反電勢利用下式進行積分，得到立相 永磁磁鏈11^。、^4、
[0037] 再利用下式，通過CLA服變換，將所述S相永磁磁鏈矢量合成，得到永磁同步電機 永磁磁鏈4f。、
[0039] W上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能W此限定本發明的保護范圍，凡是 按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護范圍 之內。
【主權項】
1. 一種永磁同步電機永磁磁鏈的辨識方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 將永磁同步電機中性點與直流電壓源中點接地，從而永磁同步電機中性點的電壓 為O ; (2) 確定永磁同步電機A、B、C三相端電壓和相電壓； (3) 檢測永磁同步電機A、B、C三相相電流，結合前述相電壓，計算永磁同步電機A、B、C 三相相反電勢； ⑷對所述永磁同步電機A、B、C三相相反電勢積分得到三相永磁磁鏈，再通過CLARK 變換，將所述三相永磁磁鏈矢量合成，得到永磁同步電機永磁磁鏈。2. 如權利要求1所述的一種永磁同步電機永磁磁鏈的辨識方法，其特征在于：所述步 驟（2)中，永磁同步電機A、B、C三相端電壓的確定方法是：首先判斷三相全橋逆變器工作 在導通過程還是續流過程，當工作在導通過程，永磁同步電機A、B、C三相端電壓通過功率 管的狀態確定：若某相的上橋臂功率管開通，則該相端電壓數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通，則該相端電壓數值為直流電壓源幅值的1/2、極性 為負；當工作在續流過程，永磁同步電機A、B、C三相端電壓通過續流二極管的狀態確定：若 某相的上橋臂續流二極管開通，則該相端電壓數值為直流電壓源幅值的1/2、極性為正，若 某相的下橋臂續流二極管開通，則該相端電壓數值為直流電壓源幅值的1/2、極性為負。3. 如權利要求2所述的一種永磁同步電機永磁磁鏈的辨識方法，其特征在于：所述判 斷三相全橋逆變器工作在導通過程還是續流過程的方法是：檢測三相全橋逆變器功率管是 否全部關斷，當三相全橋逆變器功率管不是全部關斷時，則表明三相全橋逆變器處于導通 過程；當三相全橋逆變器功率管全部關斷，則表明三相全橋逆變器處于續流過程。4. 如權利要求1所述的一種永磁同步電機永磁磁鏈的辨識方法，其特征在于：所述步 驟⑵中，永磁同步電機A、B、C三相相電壓的確定方法是：將永磁同步電機A、B、C三相端 電壓減去中性點的電壓，得到永磁同步電機相電壓，由于中性點的電壓為0,故相電壓與端 電壓相同。5. 如權利要求1所述的一種永磁同步電機永磁磁鏈的辨識方法，其特征在于：所述步 驟⑶的詳細內容是：利用電流傳感器檢測永磁同步電機A、B、C三相相電流i a、ib、i。，再結 合步驟（2)中的A、B、C三相相電壓ua、u b、u。，根據下式永磁同步電機相電壓平衡方程，計算 得到永磁同步電機三相相反電勢ea、e b、ec:其中，Ra、Rb、Rc分別為永磁同步電機A、B、C三相相電阻，L a、Lb、Lc分別為永磁同步電機 A、B、C三相相電感。6. 如權利要求1所述的一種永磁同步電機永磁磁鏈的辨識方法，其特征在于：所述步 驟（4)計算永磁同步電機永磁磁鏈的方法是，對上述永磁同步電機A、B、C三相相反電勢積 分得到三相永磁磁鏈Φ Μ、ΦΑ、通過CLARK變換，將所述三相永磁磁鏈矢量合成，得到永磁同步電機永磁磁鏈Φ "、
【專利摘要】本發明公開了一種永磁同步電機永磁磁鏈的辨識方法，具體步驟是：將永磁同步電機中性點與直流電壓源中點接地，使永磁同步電機中性點的電壓為0；通過三相全橋逆變器導通過程和續流過程功率管及續流二極管的通斷狀態，確定永磁同步電機端電壓，用所述端電壓減去所述中性點的電壓，得到永磁同步電機相電壓；采用所述相電壓以及通過電流傳感器檢測得到的永磁同步電機相電流，根據永磁同步電機相電壓平衡方程，計算得到永磁同步電機三相相反電勢；對所述永磁同步電機三相相反電勢積分得到三相永磁磁鏈，通過CLARK變換，將所述三相永磁磁鏈矢量合成，得到永磁同步電機永磁磁鏈。本發明所需的電機參數少，計算量小，辨識精度高，實時性好。
【IPC分類】H02P21/14
【公開號】CN105429542
【申請號】CN201510870682
【發明人】張懿, 夏儉輝
【申請人】江蘇科技大學
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月2日