專利名稱：用于估計(jì)同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子角度的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同步電動(dòng)機(jī)，并且具體地，涉及估計(jì)同步磁阻電動(dòng)機(jī)(SYRM)的轉(zhuǎn)子角度。
背景技術(shù)：
同步電動(dòng)機(jī)是包括轉(zhuǎn)子和定子的AC(交流)電動(dòng)機(jī)，特征在于轉(zhuǎn)子與定子頻率同步地旋轉(zhuǎn)。存在兩種主要類型的同步電動(dòng)機(jī)無(wú)勵(lì)磁和直流勵(lì)磁。磁阻電動(dòng)機(jī)屬于前一組。當(dāng)操作同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，通常需要知道電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的角度和/或速度。角度和速度可以例如通過(guò)使用位置傳感器來(lái)檢測(cè)。然而，位置傳感器會(huì)增加系統(tǒng)的成本和不可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種方法和用于實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備，以緩解上述問(wèn)題。本發(fā)明的目的通過(guò)以獨(dú)立權(quán)利中所闡述的內(nèi)容為特征的方法和設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例?？梢酝ㄟ^(guò)使用利用轉(zhuǎn)子的特性的數(shù)學(xué)電動(dòng)機(jī)模型來(lái)確定SYRM的轉(zhuǎn)子的角度和速度。需要知道轉(zhuǎn)子的特性。假設(shè)電動(dòng)機(jī)中存在定子磁通，則當(dāng)直(d)軸電感和交(q)軸電感是已知的時(shí)，可以從SYRM的計(jì)算電壓和電流模型推出轉(zhuǎn)子位置。例如，可形成使用直(d)軸電感和交(q)軸電感的估計(jì)器。通過(guò)基于關(guān)于定子磁通的轉(zhuǎn)子定向?qū)烙?jì)器結(jié)果進(jìn)行加權(quán)，可改進(jìn)轉(zhuǎn)子角度估計(jì)的準(zhǔn)確性。


以下，將參照附圖、借助于優(yōu)選實(shí)施例更詳細(xì)地描述本公開(kāi)內(nèi)容，在附圖中圖la、圖Ib和圖Ic示出了作為轉(zhuǎn)子角度的函數(shù)的、d軸定向的轉(zhuǎn)子定向矢量和定子電流的軌跡；圖2a和圖2b示出了轉(zhuǎn)子角度估計(jì)的示例加權(quán)函數(shù)；圖3示出了適合于估計(jì)同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子速度的PLL(鎖相環(huán))的簡(jiǎn)化圖；以及圖4示出了可應(yīng)用本公開(kāi)內(nèi)容的示例性方法的布置。
具體實(shí)施例方式在如永磁電動(dòng)機(jī)和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)器類型中，無(wú)法根據(jù)定子電壓積分明確地確定轉(zhuǎn)子磁通分量。在SYRM中不存在永磁體磁通，因此定子磁通和定子電流通過(guò)轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系中的電感關(guān)系而直接彼此約束。轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系中的電感由兩個(gè)分量來(lái)表不d軸電感分量Ld和q軸電感分量Lq。這兩個(gè)參數(shù)之間的差是磁阻電動(dòng)機(jī)工作的基礎(chǔ)。如果同步磁阻電動(dòng)機(jī)的電感分量是已知的，則它們可以用在轉(zhuǎn)子定向估計(jì)中。首先確定定子磁通和定子電流。然后，可基于定子磁通、定子電流以及已知的轉(zhuǎn)子電感分量而形成轉(zhuǎn)子定向的第一估計(jì)。可根據(jù)定子磁通元與電感分量Lq和定子電流(的乘積之間的差來(lái)計(jì)算直軸定向的轉(zhuǎn)子定向矢量式，如下
權(quán)利要求
1.一種估計(jì)同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子定向的方法，所述同步磁阻電動(dòng)機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，其中，所述轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系中的電感由已知的轉(zhuǎn)子交軸電感分量(Lq)和已知的轉(zhuǎn)子直軸電感分量(Ld)來(lái)表示，并且其中，所述方法包括以下步驟 確定定子磁通和定子電流， 基于所述定子磁通、所述定子電流以及一個(gè)已知的轉(zhuǎn)子電感分量而形成所述轉(zhuǎn)子定向的第一估計(jì)， 基于所述定子磁通、所述定子電流以及另一已知的轉(zhuǎn)子電感分量而形成所述轉(zhuǎn)子定向的第二估計(jì)， 確定加權(quán)參數(shù)的值，以及 基于所述第一估計(jì)和所述第二估計(jì)確定所述轉(zhuǎn)子定向，其中，基于所述加權(quán)參數(shù)對(duì)所述第一估計(jì)和所述第二估計(jì)的值進(jìn)行加權(quán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，基于由轉(zhuǎn)子直軸與所述定子磁通之間的角度表示的定向來(lái)確定所述加權(quán)參數(shù)的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所示的方法，其中，基于由轉(zhuǎn)子直軸與所述定子電流之間的角度表示的定向來(lái)確定所述加權(quán)參數(shù)的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，基于轉(zhuǎn)子定向矢量的長(zhǎng)度來(lái)確定所述加權(quán)參數(shù)的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，確定所述轉(zhuǎn)子定向包括 基于轉(zhuǎn)子電感分量之間的比率確定校正參數(shù)的值，以及 使用所述校正參數(shù)來(lái)對(duì)定向矢量的長(zhǎng)度進(jìn)行校正。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，形成所述轉(zhuǎn)子角度的第一估計(jì)包括 基于所述定子磁通、所述定子電流以及一個(gè)已知的轉(zhuǎn)子電感分量而計(jì)算第一轉(zhuǎn)子定向矢量，以及 基于所述第一轉(zhuǎn)子定向矢量形成第一估計(jì)，并且 其中，形成所述轉(zhuǎn)子角度的第二估計(jì)包括 基于所述定子磁通、所述定子電流以及另一已知的轉(zhuǎn)子電感分量而計(jì)算第二轉(zhuǎn)子定向矢量，以及 基于所述第二轉(zhuǎn)子定向矢量形成所述第二估計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，形成所述轉(zhuǎn)子角度的第一估計(jì)包括 基于所述定子磁通、所述定子電流以及一個(gè)已知的轉(zhuǎn)子電感分量而計(jì)算第一轉(zhuǎn)子定向矢量，以及 基于所述第一轉(zhuǎn)子定向矢量的X分量與y分量之間的比率而形成第一估計(jì)，并且 其中，形成所述轉(zhuǎn)子角度的第二估計(jì)包括 基于所述定子磁通、所述定子電流以及另一已知的轉(zhuǎn)子電感分量而計(jì)算第二轉(zhuǎn)子定向矢量，以及 基于所述第二轉(zhuǎn)子定向矢量的X分量與y分量之間的比率而形成第二估計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法包括基于所估計(jì)的轉(zhuǎn)子定向而估計(jì)同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子速度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，估計(jì)所述轉(zhuǎn)子速度的方法包括以下步驟 設(shè)置反饋速度項(xiàng)的值， 通過(guò)對(duì)所述反饋速度項(xiàng)進(jìn)行積分來(lái)計(jì)算反饋角度項(xiàng)的值， 基于所述反饋角度項(xiàng)與所估計(jì)的轉(zhuǎn)子定向之間的差而確定所述轉(zhuǎn)子速度的估計(jì)，以及 基于所述反饋角度項(xiàng)與所估計(jì)的轉(zhuǎn)子定向之間的差而確定反饋速度項(xiàng)的新值。
10.一種適配成連接到同步磁阻電動(dòng)機(jī)的設(shè)備，所述電動(dòng)機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，并且所述設(shè)備包括用于確定定子磁通和定子電流的裝置，其中，所述轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系中的電感由已知的轉(zhuǎn)子交軸電感分量(Lq)和已知的轉(zhuǎn)子直軸電感分量(Ld)來(lái)表示，并且其中，所述設(shè)備還包括 用于基于所述定子磁通、所述定子電流以及一個(gè)已知的轉(zhuǎn)子電感分量而形成所述轉(zhuǎn)子定向的第一估計(jì)的裝置， 用于基于所述定子磁通、所述定子電流以及另一已知的轉(zhuǎn)子電感分量而形成所述轉(zhuǎn)子定向的第二估計(jì)的裝置， 用于確定加權(quán)參數(shù)的值的裝置，以及 用于基于所述第一估計(jì)和所述第二估計(jì)確定所述轉(zhuǎn)子定向的裝置，其中，基于所述加權(quán)參數(shù)對(duì)所述第一估計(jì)和所述第二估計(jì)的值進(jìn)行加權(quán)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于估計(jì)同步磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子角度的方法和設(shè)備，其中，電動(dòng)機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子。首先，確定定子磁通和定子電流。根據(jù)定子磁通計(jì)算定子參考系中的兩個(gè)正交定子磁通分量。根據(jù)定子電流計(jì)算定子參考系中的兩個(gè)正交定子電流分量。然后，使用已知的轉(zhuǎn)子直軸電感分量和交軸電感分量、定子磁通分量以及定子電流分量計(jì)算兩個(gè)轉(zhuǎn)子定向矢量?；谵D(zhuǎn)子定向矢量估計(jì)轉(zhuǎn)子角度。
文檔編號(hào)H02P21/14GK102647144SQ201210039848
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者馬蒂·韋亞寧 申請(qǐng)人:Abb公司