[发明专利]装备有角方位检测器的永磁同步电机的启动方法和控制这类电机的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种装备有一个角位移检测器的永磁同步电机的启动方法，这种永磁同步电机包括一个以永磁体作为磁极实现驱动的转子；一个角方位检测器，安装在永磁同步电机可旋转轴上，并且带有A相和B相脉冲序列发生装置用于在每个转动周期中产生若干A相和B相脉冲，其电角度彼此之间相位相差90°，以及C相脉冲序列发生装置用于每个转动周期产生一个C相脉冲。

背景技术

迄今为止，用作交流伺服电动机的永磁同步电机，通过向定子绕组提供驱动电流使转子旋转，这一驱动电流根据安装在转子上的永磁体的位置，与该永磁体产生的磁通量之间存在一定的相位关系。转子旋转之前，必须检测永磁体的位置。为满足这一要求，一种磁极检测器和一种用作角方位检测器的编码器被安装在永磁同步电机上。

图1为带有编码器和磁方位检测器的永磁同步电动机的正视图。图2为用于控制永磁同步电机的电机控制装置框图。

编码器(角方位检测器)300和磁极检测器400被安装在永磁同步电机200上。编码器300、磁极检测器400、永磁同步电机200以及电机控制装置100A一起构成了永磁同步电机系统。编码器300固定于永磁同步电机200的可旋转轴上，并且在每个转动周期中，产生彼此相位相差90°的A相和B相脉冲并产生一个C相脉冲。

电机控制装置100A产生主电路110和控制电路120A。

主电路110包括一个转换器111用于将交变电流转换为直流电流并输出该直流电流，一个平波电容器112用于对转换器111的输出直流电流进行平滑处理，一个逆变器113根据来自控制电路120A的控制信号对永磁同步电机200实施激励。

控制电路120A包括一个速度检测器121用于将来自编码器300的信号变换为速度信号；一个速度控制器122根据来自速度检测器121的输出信号SR和速度指令SS，对永磁同步电机的速度实施控制，一个角信号检测器123A用于检测来自编码器300和磁极检测器400的信号以生成用于电流指令的一个角信号，一个电流指令发生器124根据速度控制器122的输出信号和角信号检测器123A的输出信号生成一个电流指令，一个电流检测器125，以及一个电流控制器126用于根据该电流指令和来自电流检测器125的被检测的信号对逆变器113的电流实施控制。

如果永磁同步电机被安装在机床或电动汽车的主轴驱动单元中，那么由于电机安装空间的限制，必须缩减角方位检测器的尺寸。然而，传统系统需要2个方位检测装置，即编码器和磁极检测器，以及连接交变器与编码器同样也是逆变器与磁极检测器的许多信号线，由此造成布局的复杂化。

曾有多次尝试省去磁极检测器不用。日本专利公开第197586/1994号展示了一种电机控制装置，其中就省去了磁极检测器。然而，由于编码器起点和转子磁极参考轴之间的偏差必须测出并且存入存储器，因此，这种公开的电机控制装置由于上述偏差测量及存储器的使用而提高了成本。而且，上述公开没有就在电机控制装置开启后以某种方式旋转转子直至抵达编码器的起点的必要性作专门的解释。

发明内容

本发明目的之一，在于提出一种启动永磁同步电机的方法以及对一种带有较小、较简单检测器及较少数量信号线的永磁同步电机进行控制的装置，不必为了检测磁极而对编码器起点和转子磁极参考轴之间的偏差进行测量，也不必将单个电机角方位检测器起点与磁极参考轴之间的角偏差存入存储器，不用磁极检测器就可使转子转动。    

永磁同步电机系统包括：永磁同步电机，其转子用永磁体作为磁极实现驱动；一个角方位检测器，安装在永磁同步电机旋转轴上并且带有A相和B相脉冲序列发生装置用于在每个转动周期中产生若干A相和B相脉冲，其电角度彼此之间相位相差90°，以及C相脉冲序列发生装置用于在每个转动周期中产生C相脉冲；一个电机控制装置，带有速度控制环路和电流控制电路用于激励永磁同步电机。根据本发明，启动这样一种电磁同步电机系统中永磁同步电机的方法包括以下步骤：

安装所说的带有C相脉冲序列发生装置的角方位检测器，以便转子永磁体的磁极参考轴同C相脉冲产生的位置相互吻合；

接通电源电压后，在永磁同步电机正常运转之前的初始阶段中，用恒定幅度的低频交变电流指令，对所说电流控制电路进行操作，将低频的交变电流提供给永磁同步电机，以便由此永磁同步电机的转子由静止以低速旋转起来；以及

在磁极参考轴处检测C相脉冲的到达，并使用在检测到C相脉冲之后对A相和B相脉冲进行同步于转子旋转计数得到的计数值来检测转子磁极的角位移。