永磁同步电机初始磁极的自学习方法技术

本发明专利技术涉及电机控制技术领域，公开了一种永磁同步电机初始磁极的自学习方法，该方法包括：向电机绕组注入N个正负电压脉冲对，并利用增量式编码器获取N个正负电压脉冲对所对应的偏移量；将N个偏移量中偏移范围最小的偏移量对应的正负电压脉冲对的电角度分别作为第一初始磁极电角度和第二初始磁极电角度；根据第一初始磁极电角度向电机绕组施加第一电压脉冲，并采集对应于第一电压脉冲的第一电流；根据第二初始磁极电角度向电机绕组施加第二电压脉冲，并采集对应于第二电压脉冲的第二电流；根据第一电流和第二电流确定永磁同步电机的初始磁极电角度。本发明专利技术实施方式在电机上电后可自动学习得到初始磁极，实现电机的准确控制，避免损坏电机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机控制
，特别涉及一种永磁同步电机初始磁极的自学习方法。
技术介绍
永磁同步电机控制需要电机转子位置信息(即转子磁极方向)。目前，通常采用传感器获得电机转子位置。绝对式编码器是常用的电机转子位置采集装置，而且掉电再重新上电后可以直接读取电机转子位置，从而使得电机控制较为简化。然而，绝对式编码器成本较高，在一些对成本要求较为严苛的场合，难以推广使用，因此，期望可以使用价格相对较为低廉的增量式编码器代替绝对式编码器。然而，增量式编码器在掉电后无法记忆电机转子位置，这样如果直接启动，可能会导致电机电流过大，甚至会出现反转等情况。
技术实现思路
本专利技术实施方式的目的在于提供一种永磁同步电机初始磁极的自学习方法，从而可以解决在使用增量式编码器等场合时无法获得电机初始磁极的问题，使得上电后可以快速获得电机初始磁极，实现电机的准确控制，避免损坏电机。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种永磁同步电机初始磁极的自学习方法，所述永磁同步电机包括：电机绕组以及增量式编码器，其特征在于，包括：向所述电机绕组注入N个正负电压脉冲对，并利用所述增量式编码器获取所述N个正负电压脉冲对所对应的偏移量Δθ[1]～Δθ[N]；其中，所述Δθ[N]为第N个正负电压脉冲对的正、负电压脉冲作用下电机转子角度的偏移范围，所述N个正负电压脉冲对的电角度各不相同且所述N个正负电压脉冲对的电角度分散分布于360°电角度之中；所述N为大于零的自然数；将所述N个偏移量Δθ[1]～Δθ[N]中偏移范围最小的偏移量Δθ[min]对应的正负电压脉冲对的电角度分别作为第一初始磁极电角度和第二初始磁极电角度；根据所述第一初始磁极电角度向所述电机绕组施加第一电压脉冲，并采集对应于所述第一电压脉冲的第一电流；根据所述第二初始磁极电角度向所述电机绕组施加第二电压脉冲，并采集对应于所述第二电压脉冲的第二电流；根据所述第一电流和所述第二电流确定所述永磁同步电机的初始磁极电角度。本专利技术实施方式相对于现有技术而言，对于使用增量式编码器的电机而言，在电机上电时，通过向电机绕组注入多组各不相同正负电压脉冲对，并通过增量式编码器获取多组正负电压脉冲对下的电机转子的偏移量，由于施加的电压脉冲的电角度为初始磁极的电角度以及与初始磁极对称的电角度时，电机转子的输出转矩为零，而当施加的电压脉冲为其它电角度时，电机会产生输出转矩，电机转子会在该些电压脉冲的作用下正反转，产生一个正反转范围，即为偏移量。所以，通过注入多组电角度各不相同的正负电压脉冲对且多组正负电压脉冲对的电角度分散分布于360°电角度之中时，可以通过采集到的各组正负电压脉冲对所对应的偏移量的大小，判断出电机初始磁极的电角度及与初始磁极对称的电角度。同时，以得到的初始磁极的电角度及与初始磁极对称的电角度施加电压脉冲时，可以采集到对应的电流(第一电流和第二电流)，通过比较第一电流和第二电流的大小，即可判断出初始磁极的电角度。因此，通过本实施方式所述的方法可以较为精确地自学习到电机的初始磁极，从而可以在推广应用增量式编码器时，在电机上电时实现电机的准确控制，避免损坏电机，同时有利于降低成本。另外，在向所述电机绕组注入N个正负电压脉冲对之中，所述各正负电压脉冲对中任意两正电压脉冲的电角度之差均为单位电角度的倍数；其中，所述单位电角度为N分之一的180°电角度。由此，通过向电机绕组施加电角度均匀的电压脉冲，使得求得的初始磁极的电角度与实际的初始磁极之间的误差范围是确定的，进而有利于快速学习到初始磁极的电角度。另外，所述N在[12，36]之间取值。由此，可以使得该快速学习初始磁极的电角度的方法更易于满足实际应用。另外，在向所述电机绕组注入N个正负电压脉冲对之中，根据所述正负电压脉冲对中正电压脉冲电角度从大到小或者从小到大的顺序向所述电机绕组注入所述N个正负电压脉冲对。由此，可以有序地完成电压脉冲的注入。另外，在将所述N个偏移量Δθ[1]～Δθ[N]中偏移范围最小的偏移量Δθ[min]对应的正负电压脉冲对的电角度分别作为第一初始磁极电角度和第二初始磁极电角度之前，还包括：判断所述N个偏移量Δθ[1]～Δθ[N]中偏移范围最大的偏移量Δθ[max]是否大于或者等于预设偏移量Δθth；如果大于或者等于预设偏移量Δθth，则将所述N个偏移量Δθ[1]～Δθ[N]中偏移范围最小的偏移量Δθ[min]对应的正负电压脉冲对的电角度分别作为第一初始磁极电角度和第二初始磁极电角度。通过利用能够产生数值较大的偏移量的电压脉冲进行偏移量的比较，可以提高得到第一初始磁极电角度和第二初始磁极电角度的效率和准确性。另外，如果所述N个偏移量Δθ[1]～Δθ[N]中偏移范围最大的偏移量Δθ[max]小于预设偏移量Δθth，则通过以下步骤增大所述N个偏移量Δθ[1]～Δθ[N]，直到所述N个偏移量Δθ[1]～Δθ[N]中偏移范围最大的偏移量Δθ[max]大于或者等于所述预设偏移量Δθth：将所述N个正负电压脉冲对的电压分别增加第一预设电压幅值；向所述电机绕组注入所述增加了第一预设电压幅值的N个正负电压脉冲对；并利用所述增量式编码器获取所述增加了第一预设电压幅值的N个正负电压脉冲对所对应的偏移量Δθ[1]～Δθ[N]；直到所述N个偏移量Δθ[1]～Δθ[N]中偏移范围最大的偏移量Δθ[max]大于或者等于预设偏移量Δθth。通过逐步提高注入的电压脉冲的幅值，以获得满足要求的偏移量范围，同时有利于在初始磁极自学习的过程中保护电机不受损坏。另外，所述第一预设电压幅值为所述永磁同步电机的额定电压的5％，由此可以在实际应用中快速、有效地获得满足要求的偏移量。另外，在根据所述第一电流和所述第二电流确定所述永磁同步电机的初始磁极电角度之中，如果所述第一电流大于所述第二电流，则将所述第一初始磁极电角度作为所述电机的初始磁极电角度；如果所述第一电流小于或者等于所述第二电流，则将所述第二初始磁极电角度作为所述电机的初始磁极电角度。由此，可以从初步筛选得到的正负电压脉冲对中区分出实际的初始磁极角度。另外，在根据所述第一电流和所述第二电流确定所述永磁同步电机的初始磁极电角度之前，还包括：判断所述第一电流与所述第二电流之差是否大于预设电流差；如果所述第一电流与所述第二电流之差大于所述预设电流差，则根据所述第一电流和所述第二电流确定所述永磁同步电机的初始磁极电角度。由此，可以快速、有效地得到实际的初始磁极电角度。另外，如果所述第一电流与所述第二电流之差小于或者等于所述预设电流差；则通过以下步骤增大所述第一电流与所述第二电流，直到所述第一电流与所述第二电流之差大于预设电流差：将第一电压脉冲和第二电压脉冲分别增加第二预设电压幅值；向所述电机绕组分别注入所述增加了所述第二预设电压幅值的第一电压脉冲和第二电压脉冲；并采集所述增加了第二预设电压幅值的第一电压脉冲和第二电压脉冲所对应的第一电流和第二电流；根据所述第一电流和所述第二电流确定所述永磁同步电机的初始磁极电角度。通过逐步提高注入的电压脉冲的幅值，以获得满足要求的电流范围，可以在初始磁极自学习的过程中快速找出实际的初始磁极电角度，同时保护电机不受损坏。附图说明图1是根据本专利技术第一实施方式永磁同步电机初始磁极的自学习方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机初始磁极的自学习方法，所述永磁同步电机包括：电机绕组以及增量式编码器，其特征在于，包括：向所述电机绕组注入N个正负电压脉冲对，并利用所述增量式编码器获取所述N个正负电压脉冲对所对应的偏移量Δθ[1]～Δθ[N]；其中，所述Δθ[N]为第N个正负电压脉冲对的正、负电压脉冲作用下电机转子角度的偏移范围，所述N个正负电压脉冲对的电角度各不相同且所述N个正负电压脉冲对的电角度分散分布于360°电角度之中；所述N为大于零的自然数；将所述N个偏移量Δθ[1]～Δθ[N]中偏移范围最小的偏移量Δθ[min]对应的正负电压脉冲对的电角度分别作为第一初始磁极电角度和第二初始磁极电角度；根据所述第一初始磁极电角度向所述电机绕组施加第一电压脉冲，并采集对应于所述第一电压脉冲的第一电流；根据所述第二初始磁极电角度向所述电机绕组施加第二电压脉冲，并采集对应于所述第二电压脉冲的第二电流；根据所述第一电流和所述第二电流确定所述永磁同步电机的初始磁极电角度。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机初始磁极的自学习方法，所述永磁同步电机包括：电机绕组以及增量式编码器，其特征在于，包括：向所述电机绕组注入N个正负电压脉冲对，并利用所述增量式编码器获取所述N个正负电压脉冲对所对应的偏移量Δθ[1]～Δθ[N]；其中，所述Δθ[N]为第N个正负电压脉冲对的正、负电压脉冲作用下电机转子角度的偏移范围，所述N个正负电压脉冲对的电角度各不相同且所述N个正负电压脉冲对的电角度分散分布于360°电角度之中；所述N为大于零的自然数；将所述N个偏移量Δθ[1]～Δθ[N]中偏移范围最小的偏移量Δθ[min]对应的正负电压脉冲对的电角度分别作为第一初始磁极电角度和第二初始磁极电角度；根据所述第一初始磁极电角度向所述电机绕组施加第一电压脉冲，并采集对应于所述第一电压脉冲的第一电流；根据所述第二初始磁极电角度向所述电机绕组施加第二电压脉冲，并采集对应于所述第二电压脉冲的第二电流；根据所述第一电流和所述第二电流确定所述永磁同步电机的初始磁极电角度。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机初始磁极的自学习方法，其特征在于，在向所述电机绕组注入N个正负电压脉冲对之中，所述各正负电压脉冲对中任意两正电压脉冲的电角度之差均为单位电角度的倍数；其中，所述单位电角度为N分之一的180°电角度。3.根据权利要求2所述的永磁同步电机初始磁极的自学习方法，其特征在于，所述N在[12，36]之间取值。4.根据权利要求1所述的永磁同步电机初始磁极的自学习方法，其特征在于，在向所述电机绕组注入N个正负电压脉冲对之中，根据所述正负电压脉冲对中正电压脉冲电角度从大到小或者从小到大的顺序向所述电机绕组注入所述N个正负电压脉冲对。5.根据权利要求1所述的永磁同步电机初始磁极的自学习方法，其特征在于，在将所述N个偏移量Δθ[1]～Δθ[N]中偏移范围最小的偏移量Δθ[min]对应的正负电压脉冲对的电角度分别作为第一初始磁极电角度和第二初始磁极电角度之前，还包括：判断所述N个偏移量Δθ[1]～Δθ[N]中偏移范围最大的偏移量Δθ[max]是否大于或者等于预设偏移量Δθth；如果大于或者等于预设偏移量Δθth，则将所述N个偏移量Δθ[1]～Δθ[N]中偏移范围最小的偏移量Δθ[min]对应的正负电压脉冲对的电角度分别作为第一初始磁极电角度和第二初始磁极电角度。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，李柏松，金辛海，
申请(专利权)人：上海新时达电气股份有限公司，上海辛格林纳新时达电机有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31