一种永磁同步电机相反电势的辨识方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种永磁同步电机，尤其涉及一种永磁同步电机相反电势的辨识方 法，属于永磁同步电机控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 永磁同步电机具有结构简单、功率密度高、控制简单等诸多优点。近年来，永磁同 步电机在高性能调速系统和伺服控制系统等工业领域中得到了日益广泛的应用。
[0003] 永磁同步电机闭环控制中，相反电势的辨识对于电机的稳定运行具有重要的影 响。若相反电势辨识不准，将导致永磁同步电机电磁转矩计算错误、定子电流波形畸变、转 矩输出异常，严重时会使永磁同步电机不能正常运行。目前，公知的现有技术，一是假设永 磁同步电机的三相相反电势为理想正弦波形，但由于电机加工装配工艺限制，电机实际相 反电势往往与理想正弦波相差甚远；另一种方法利用原动机拖动永磁同步电机，离线测得 电机相反电势并将其存储于微处理器中供电机控制时使用，但这种方法的软硬件成本较 高，且无法得到反电势的实时在线信号。
[0004] 因此，现有技术的相反电势辨识效果与实际值差别较大，难以满足永磁同步电机 闭环控制要求。如何实时准确辨识永磁同步电机相反电势，是现有技术有待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了解决永磁同步电机闭环控制中电机相反电势难以实时准确 辨识的问题，而提出一种永磁同步电机相反电势的辨识方法。
[0006] 为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：
[0007] -种永磁同步电机相反电势的辨识方法，包括如下步骤：
[0008] (1)将永磁同步电机中性点与直流电压源中点接地，从而永磁同步电机中性点的 电压为〇 ;
[0009] (2)确定永磁同步电机A、B、C三相端电压和相电压；
[0010] (3)检测永磁同步电机A、B、C三相相电流，结合前述相电压，计算永磁同步电机A、 B、C三相相反电势。
[0011] 上述所述步骤（2)中，永磁同步电机A、B、C三相端电压的确定方法是：首先判断三 相全桥逆变器工作在导通过程还是续流过程，当工作在导通过程，永磁同步电机A、B、C三 相端电压通过功率管的状态确定：若某相的上桥臂功率管开通，则该相端电压数值为直流 电压源幅值的1/2、极性为正，若某相的下桥臂功率管开通，则该相端电压数值为直流电压 源幅值的1/2、极性为负；当工作在续流过程，永磁同步电机A、B、C三相端电压通过续流二 极管的状态确定：若某相的上桥臂续流二极管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值 的1/2、极性为正，若某相的下桥臂续流二极管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值 的1/2、极性为负。
[0012] 上述所述判断三相全桥逆变器工作在导通过程还是续流过程的方法是：检测三相 全桥逆变器功率管是否全部关断，当三相全桥逆变器功率管不是全部关断时，则表明三相 全桥逆变器处于导通过程；当三相全桥逆变器功率管全部关断，则表明三相全桥逆变器处 于续流过程。
[0013] 上述所述步骤（2)中，永磁同步电机A、B、C三相相电压的确定方法是：将永磁同 步电机A、B、C三相端电压减去中性点的电压，得到永磁同步电机相电压，由于中性点的电 压为〇，故相电压与端电压相同。
[0014] 上述所述步骤（3)的详细内容是：利用电流传感器检测永磁同步电机A、B、C三相 相电流ia、ib、i。，再结合步骤⑵中的A、B、C三相相电压ua、u b、u。，根据下式永磁同步电机 相电压平衡方程，计算得到永磁同步电机三相相反电势ea、eb、e。：
[0016] 其中，Ra、Rb、R。分别为永磁同步电机A、B、C三相相电阻，L a、Lb、L。分别为永磁同步 电机A、B、C三相相电感。
[0017] 本发明的方法与现有技术相比，所需的电机参数少，结构简单，计算量小，辨识精 度高，实时性好。
【附图说明】
[0018] 图1为一种永磁同步电机相反电势的辨识方法流程图。
【具体实施方式】
[0019] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进 行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0020] 如图1所示，本发明的一种永磁同步电机相反电势的辨识方法，包括下列步骤：
[0021 ] (1)将永磁同步电机中性点与直流电压源中点接地，从而将永磁同步电机中性点 的电压钳位为〇;
[0022] (2)通过三相全桥逆变器导通过程和续流过程中功率管及续流二极管的通断状 态，确定永磁同步电机端电压；用所述端电压减去所述中性点的电压，得到永磁同步电机相 电压；
[0023] 在确定永磁同步电机A、B、C三相的端电压时，可根据三相全桥逆变器工作的导通 过程和续流过程两种情况分别考虑，具体可通过检测三相全桥逆变器功率管是否全部关断 来判断三相全桥逆变器是工作在导通过程还是续流过程，具体来说，当三相全桥逆变器功 率管不是全部关断时，则表明三相全桥逆变器处于导通过程；当三相全桥逆变器功率管全 部关断，则表明三相全桥逆变器处于续流过程。
[0024] 在三相全桥逆变器导通过程，永磁同步电机A、B、C三相端电压通过功率管的状 态确定：若某相的上桥臂功率管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的1/2、极性为 正，若某相的下桥臂功率管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的1/2、极性为负。
[0025] 在三相全桥逆变器续流过程，永磁同步电机A、B、C三相端电压通过续流二极管的 状态确定：由于续流过程三相全桥逆变器功率管全部关断，永磁同步电机A、B、C各相通过 各自所连接的三相全桥逆变器桥臂上唯一开通的续流二极管续流，若某相的上桥臂续流二 极管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的1/2、极性为正，若某相的下桥臂续流二 极管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的1/2、极性为负。
[0026] 将上述端电压减去上述中性点的电压，得到永磁同步电机相电压，由于上述中性 点的电压为〇,故相电压与上述端电压相同：A相相电压1!3等于A相端电压，B相相电压ub等于B相端电压，C相相电压u。等于C相端电压。
[0027] (3)利用电流传感器检测永磁同步电机A、B、C三相相电流ia、ib、i c，再结合前述 相电压ua、ub、u。，根据下式永磁同步电机相电压平衡方程，计算得到永磁同步电机三相相反 电势 ea、eb、e。：
[0029] 其中，Ra、Rb、Rc分别为永磁同步电机A、B、C三相相电阻，L a、Lb、Lc分别为永磁同步 电机A、B、C三相相电感。
[0030] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是 按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围 之内。
【主权项】
1. 一种永磁同步电机相反电势的辨识方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 将永磁同步电机中性点与直流电压源中点接地，从而永磁同步电机中性点的电压 为O; (2) 确定永磁同步电机A、B、C=相端电压和相电压； (3) 检测永磁同步电机A、B、CS相相电流，结合前述相电压，计算永磁同步电机A、B、C S相相反电势。2. 如权利要求1所述的一种永磁同步电机相反电势的辨识方法，其特征在于：所述步 骤（2)中，永磁同步电机A、B、C=相端电压的确定方法是：首先判断=相全桥逆变器工作 在导通过程还是续流过程，当工作在导通过程，永磁同步电机A、B、C=相端电压通过功率 管的状态确定：若某相的上桥臂功率管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的1/2、 极性为正，若某相的下桥臂功率管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的1/2、极性 为负；当工作在续流过程，永磁同步电机A、B、C=相端电压通过续流二极管的状态确定：若 某相的上桥臂续流二极管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的1/2、极性为正，若 某相的下桥臂续流二极管开通，则该相端电压数值为直流电压源幅值的1/2、极性为负。3. 如权利要求2所述的一种永磁同步电机相反电势的辨识方法，其特征在于：所述判 断=相全桥逆变器工作在导通过程还是续流过程的方法是：检测=相全桥逆变器功率管是 否全部关断，当=相全桥逆变器功率管不是全部关断时，则表明=相全桥逆变器处于导通 过程；当S相全桥逆变器功率管全部关断，则表明S相全桥逆变器处于续流过程。4. 如权利要求1所述的一种永磁同步电机相反电势的辨识方法，其特征在于：所述步 骤似中，永磁同步电机A、B、CS相相电压的确定方法是：将永磁同步电机A、B、CS相端 电压减去中性点的电压，得到永磁同步电机相电压，由于中性点的电压为0,故相电压与端 电压相同。5. 如权利要求1所述的一种永磁同步电机相反电势的辨识方法，其特征在于：所述步 骤（3)的详细内容是：利用电流传感器检测永磁同步电机4、8、0^相相电流ig、ib、i。，再结 合步骤（2)中的A、B、C=相相电压Ug、Ub、u。，根据下式永磁同步电机相电压平衡方程，计算 得到永磁同步电机S相相反电势e。、却、e。：其中，R。、Rb、R。分别为永磁同步电机A、B、CS相相电阻，L。、Lb、L。分别为永磁同步电机A、B、CS相相电感。
【专利摘要】本发明公开了一种永磁同步电机相反电势的辨识方法，步骤是：将永磁同步电机中性点与直流电压源中点接地，使永磁同步电机中性点的电压为0；通过三相全桥逆变器导通过程和续流过程功率管及续流二极管的通断状态，确定永磁同步电机端电压，用所述端电压减去所述中性点的电压，得到永磁同步电机相电压；采用所述相电压以及通过电流传感器检测得到的永磁同步电机相电流，根据永磁同步电机相电压平衡方程，计算得到永磁同步电机三相相反电势。本发明所需的电机参数少，结构简单，计算量小，辨识精度高，实时性好。
【IPC分类】H02P6/00, H02P21/14
【公开号】CN105375829
【申请号】CN201510865822
【发明人】魏海峰, 韦汉培
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月2日