[发明专利]确定永磁体电机中自由旋转的转子的位置的方法及其控制电路和系统

说明书

本公开涉及确定永磁体电机中自由旋转的转子的位置的方法及其控制电路和系统。在转子自由旋转的状态下确定永磁体电机PM1中转子的位置的控制电路、系统和方法200，电机经由逆变器电路102连接到直流电压链路101，其中逆变器电路可操作用于将所述电机的定子的绕组连接到直流电压链路，该方法包括以下步骤：步骤a)使所述永磁体电机的定子的绕组短路201，步骤b)测量202定子的短路的绕组的反电动势EMF，以及步骤c)借助于测得的反EMF来确定203转子的位置。

技术领域

本发明涉及一种确定永磁体电机中转子的位置的方法。更具体而言，本发明涉及一种确定永磁体电机中自由旋转的转子的位置的方法。

背景技术

在具有永磁体电机的现代有轨车辆中，非常需要确定转子的位置，因为为了控制永磁体电机，必须知道转子的位置，尤其是如果转子处于自由旋转状态，那么这是不容易实现的。例如，如果有轨车辆在下坡行驶并且定子绕组处于非活动状态并且转子自由旋转以节省能量，那么可能会出现这种状态。当再次激活电机时，需要精确了解转子的位置，以便提供相对于转子具有正确相位的磁场。迫切需要一种确定永磁体电机中自由旋转的转子的位置的方法。

此外，如果有轨车辆配备了两个或更多个连接到同一直流电压链路的永磁体电机，那么重要的是确定自由旋转的转子的位置的方法不影响直流电压链路的电压或造成不期望的电机扭矩，这种不期望的电机扭矩影响乘客的舒适度的和/或对有轨车辆的传动链造成不必要的磨损。

有几种已知的方法来确定停止的永磁体电机(即，转子已没有角速度)中转子的位置。但是，这些方法不能用于确定自由旋转的转子的位置。

在本公开中，“自由旋转的转子”应当被解释为在不受定子绕组中流动的电流所提供的磁场影响的情况下旋转的转子。通常，这意味着逆变器电路将绕组的引线保持在高阻抗状态而不连接到直流电压链路(DC链路)。

发明内容

本发明提供了在转子自由旋转的状态下确定永磁体电机中转子的位置的电路、系统和方法。在自由旋转的转子启动期间，自由旋转的转子的确定的位置的小误差会造成电机扭矩和DC链路电压的严重扰动。在确定转子的位置并且可以起动电机之前，需要几种已知的解决方案来停止自由旋转的转子。

根据本发明，提供了一种在转子自由旋转的状态下确定永磁体电机中转子的位置的方法。电机经由逆变器电路连接到直流电压链路，其中逆变器电路可操作用于将所述电机的定子的绕组连接到直流电压链路，该方法包括以下步骤：

a)使所述永磁体电机的定子的绕组短路；

b)测量定子的短路的绕组的反电动势(EMF)；以及

c)借助于测得的反EMF来确定转子的位置。

这个方法是有利的，因为它允许在不停止转子的情况下确定自由旋转的转子的位置。此外，它允许确定自由旋转的转子的位置而不干扰直流电压链路或引起电机扭矩，如果将几个永磁体电机连接到同一个直流电压链路，那么这会是有利的。另外，如果其它车辆连接到同一个DC线路，例如在直流电压馈送系统中，那么该方法也可以是有用的。

在一个实施例中，步骤a)还包括：确定期望的最大反EMF电流；确定自由旋转的转子的速度；基于期望的最大反EMF电流、自由旋转的转子的速度和电机参数来计算预定的短路间隔；以及在预定的短路间隔期间借助于逆变器电路使绕组短路。

这允许选择非常小的反EMF电流来确定位置，从而减少了永磁体电机和逆变器电路的不必要的发热。如果期望的最大反EMF电流足够小，那么再生电力和电机扭矩可以非常小。

在一个实施例中，步骤a)还包括：确定期望的最大反EMF电流；使定子的绕组短路并测量反EMF电流，并且当测得的反EMF电流等于或大于期望的最大反EMF电流时，短路中止。