[发明专利]确定永磁同步电机的转子的初始位置

说明书

本发明题为“确定永磁同步电机的转子的初始位置”。在一方面，本发明提供了一种用于确定同步电机的转子的初始角位置的系统，该系统包括电动机驱动模块，该电动机驱动模块被配置为向同步电机提供电动机驱动电压信号，该电动机驱动电压信号足以在同步电机中感应出电流；和转子位置确定模块，该转子位置确定模块被配置为接收电机中产生的电流的指示，并基于电机中产生的电流的指示来确定转子的初始位置。电动机驱动电压信号包括至少第一部分、第二部分和第三部分，第一部分在第一持续时间期间具有第一非零电压，第二部分在第二持续时间期间具有第二非零电压，并且第三部分在第三持续时间期间具有基本上为零的电压，第一部分具有第一极性，并且第二部分具有与第一极性相反的第二极性，并且第一持续时间和第二持续时间不同。

技术领域

本公开涉及确定永磁同步电机(PMSM)诸如三相永磁同步电动机或永磁同步发电机的转子的初始位置。

背景技术

电动机将电能转换为提供给负载的机械能。同步电动机是交流(AC)电动机。在稳态操作中，同步电动机的转轴(例如，转子)的运动与施加到电动机固定部分(诸如定子)中的绕组的交流电力的频率同步。嵌入在轴内或轴表面上的永磁体随着施加到定子绕组的交流电力的振荡而同步旋转，使得该轴也随着交流电力的振荡而同步旋转。

发明内容

在一方面，本发明提供了一种用于确定同步电机的转子的初始角位置的系统，包括电动机驱动模块，该电动机驱动模块被配置为向同步电机提供电动机驱动电压信号，该电动机驱动电压信号足以在同步电机中感应出电流；以及转子位置确定模块，该转子位置确定模块被配置为接收电机中感应的电流的指示，并基于电机中感应的电流的指示来确定转子的初始位置。电动机驱动电压信号包括至少第一部分、第二部分和第三部分，第一部分在第一持续时间期间具有第一非零电压，第二部分在第二持续时间期间具有第二非零电压，并且第三部分在第三持续时间期间具有基本上为零的电压，第一部分具有第一极性并且第二部分具有与第一极性相反的第二极性，并且第一持续时间和第二持续时间不同。

具体实施可包括下列特征中的一者或多者。第三持续时间可以不同于第一持续时间或第二持续时间。

第三持续时间可以不同于第一持续时间和第二持续时间。

第一非零电压和第二非零电压可以不同。

电动机驱动电压信号可以包括第一区段和在第一区段之前或之后出现的第二区段，第一区段可以包括第一部分和第二部分，第二区段可以包括第四部分和第五部分，第四部分可以具有第一非零电压、第一持续时间和第二极性，并且第五部分可以具有第二非零电压和第一极性。

系统还可以包括调制装置，该调制装置被配置为从直流电源接收电力并将电力转换为电动机驱动电压信号。

同步电机中感应的电流的指示可以包括由同步电机的三相中的每相汲取的电流的指示，并且转子位置确定模块可以包括：变换模块，该变换模块被配置为将该指示转换为d轴电流分量和q轴电流分量，d轴电流分量和q轴电流分量与由d轴和q轴定义的旋转直角坐标系相关联；调节器模块，该调节器模块被配置为将q轴电流分量与参考进行比较，并确定转子的旋转角的第一估计值；比较器模块，该比较器模块被配置为将d轴电流分量与先前的d轴电流分量进行比较，并基于该比较来确定转子的旋转方向；和位置确定模块，该位置确定模块被配置为基于转子的旋转角的第一估计值以及转子的旋转方向来估计转子的位置。

在另一方面，确定同步电机中的转子的初始角位置的方法包括生成电动机驱动电压信号，该电动机驱动电压信号包括至少第一部分、第二部分和第三部分，其中第一部分在第一持续时间期间具有第一非零电压，第二部分在第二持续时间期间具有第二非零电压，并且第三部分在第三持续时间期间具有基本上为零的电压；第一部分具有第一极性并且第二部分具有与第一极性相反的第二极性；并且第一持续时间和第二持续时间不同。该方法还包括将电动机驱动电压信号施加到同步电机；在将电动机驱动电压信号施加到同步电机之后，测量电动机中的感应电流；以及基于测得的感应电流来确定转子的初始角位置。