[发明专利]永磁同步电机的转子角度自动对位置装置及方法

权利要求书

1.一种基于永磁同步电机的转子角度自动对位置装置的方法，其特征在于，包括MCU(1)、角度检测装置(2)、锁相环测速装置(3)、电机矢量闭环控制装置(4)、d轴电压滤波器(5)、角度补偿PI模块(6)、角度补偿寄存器(7)和角度补偿器(8)；所述角度检测装置包括旋转变压器(21)、解码电路(22)和单位转换器(23)；所述MCU分别与旋转变压器、解码电路、单位转换器、锁相环测速装置、电机矢量闭环控制装置、d轴电压滤波器、角度补偿PI模块、角度补偿寄存器和角度补偿器连接，解码电路分别与旋转变压器、单位转换器、锁相环测速装置和角度补偿PI模块连接，旋转变压器与电机矢量闭环控制装置连接，d轴电压滤波器分别与电机矢量闭环控制装置、角度补偿PI模块和角度补偿寄存器连接；包括如下步骤：

(1-1)设定电机运行的最小角速度为W_min和电机运行的最大角速度为W_max；

(1-2)设定角度补偿量delta的初始值为0，MCU控制旋转变压器采集永磁同步电机的实时电角度信号，经过解码电路和单位转换器的处理获得永磁同步电机的实时电角度theta_origin；

(1-3)将获得的实时电角度theta_origin输入到锁相环测速装置，MCU控制角度滤波器进行滤波处理，然后通过双积分锁相环测速模块得到电机的实时角速度W；

(1-4)MCU将通过双积分锁相环测速模块得到的电机实时角速度W分别与设定的电机运行的最小角速度为W_min和电机运行的最大角速度为W_max进行比较，

如果W_min≤W≤W_max，计算角度补偿量delta，并将角度补偿量delta和实时角速度W存入角度补偿寄存器中，转入步骤(1-2)，

如果W≤W_min或W≥W_max，转入步骤(1-5)；

(1-5)MCU对存放在角度补偿寄存器内的角度补偿量delta和实时角速度W进行拟合，得到角度补偿量delta和实时角速度W的一次函数delta＝kw+d_s，其中，k为一次函数的斜率，d_s为一次函数的偏移量；

(1-6)MCU将一次函数中的k和d_s存入角度补偿器中。

2.根据权利要求1所述的基于永磁同步电机的转子角度自动对位置装置的方法，其特征在于，计算角度补偿量delta，并将角度补偿量delta和实时角速度W存入角度补偿寄存器中的具体步骤如下：

(2-1)将实时电角度theta_origin与角度补偿量delta相加得到theta，然后将theta输入到电机矢量闭环控制装置中；

(2-2)MCU控制电机矢量闭环控制装置工作，对theta进行处理，输出永磁同步电机的电压的d轴分量Ud，将电压的d轴分量Ud输入到d轴电压滤波器中；

(2-3)MCU控制d轴电压滤波器对电压的d轴分量Ud进行滤波处理，得到滤波后的电压Ud_f，

如果Ud_f≠0，将实时角速度W和电压Ud_f输入角度补偿PI模块进行计算，得到角度补偿量delta，转入步骤(2-1)，

如果Ud_f＝0，将角度补偿量delta和实时角速度W存入角度补偿寄存器中。

3.根据权利要求2所述的基于永磁同步电机的转子角度自动对位置装置的方法，其特征在于，所述角度补偿PI模块包括Kp1、Ki1两个参数变量，乘法器M、积分器S和加法器，其中Kp1为比例增益，Ki1为积分增益。

4.根据权利要求3所述的基于永磁同步电机的转子角度自动对位置装置的方法，其特征在于，将实时角速度W和电压Ud_f输入角度补偿PI模块进行计算，得到角度补偿量delta的具体过程如下：

(4-1)实时角速度W和电压Ud_f通过乘法器M进行相乘得到第一乘积，参数变量Kp1直接与第一乘积相乘得到第二乘积；

(4-2)第一乘积通过积分器S得到积分量，参数变量Ki1与积分量相乘得到第三乘积；

(4-3)通过加法器将第二乘积和第三乘积相加，得到角度补偿量delta。