[发明专利]同步电机扭矩检测转子初始定位装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种同步电机扭矩检测转子初始定位装置，更具体地说，设计利用扭矩大小来判断电机转子的初始位置装置及方法。

背景技术

同步电机具有启动力矩大的特点。转子位置的准确初始定位是实现同步电机最大转矩启动的必要条件。现有的方法有绝对值编码器法、电压模型法和转矩电流法。

绝对值编码器法是利用绝对值编码器的特点，电机在启动时可以直接从绝对值编码器上读取转子位置信息。这种方法简单可靠。缺点是硬件的投入以及第一次安装时存在的校准问题。

电压模型方法是在电励磁同步电机领域广泛使用的一种方法。转子投入励磁的瞬间在定子侧感应出电动势，电压模型方法是对电动势进行积分来计算出转子位置的。这种方法需要定子侧的电压传感器，仅适用于电励磁同步电机，永磁同步电机无法使用。

转矩电流法是在电机空载时可以使用的一种方法。电机空载、转子励磁情况下，定子通入一定量的直流电流。加入转子位置和给定定子磁场不一致，则转子转动到定子磁场位置。该方法仅可用于空载场合，而且需要转子转动。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术存在的问题，提供一种实现简单、易调试、精度高、可靠性强同步电机转子初始定位装置。

根据本发明的一个方面，提供一种同步电机扭矩检测转子初始定位装置，包括：依次连接的转矩传感器、A／D转换模块、控制器、D／A转换模块和电流发生器；

矩传感器的输入端用于连接同步电机的转子，转矩传感器产生表示转矩大小的模拟量信号；

转矩传感器的输出端连接到A／D转换模块的输入端，表示转矩大小的模拟量信号通过A／D转换模块转换为表示转矩大小的数字量信号；

A／D转换模块的输出端连接到控制器的输入端，表示转矩大小的数字量信号被送入控制器进行处理；

控制器的输出端连接到D／A转换模块的输入端，控制器将产生的电流矢量给定数字信号传输于D／A转换模块；

D／A转换模块的输出端连接到电流发生器的输入端，D／A转换模块将控制器传输过来的电流矢量给定数字信号转换为电流矢量给定模拟信号，并传输于电流发生器；

电流发生器根据D／A转换模块传输来的电流矢量给定模拟信号产生电流矢量作用于同步电机上。

优选地，控制器通过D／A转换模块调节电流发生器产生不同方向的电流矢量施加在同步电机的定子上。

优选地，系统上电后转子励磁，同步电机的转子产生不同的转矩模拟量信号，通过A／D转换模块进入控制器；电流发生器的电流矢量幅值根据同步电机的带载情况来确定；电流发生器的产生的电流矢量幅值不变，基本坐标轴任意设定，根据预设的频率产生三相正弦信号施加在电机定子上，同步电机的转子相应的会产生一个正弦的转矩信号；

判断电流矢量基本坐标轴的原点和转矩信号的零点相位差是否为零，如果不为零，则根据基本坐标轴的原点和转矩信号的零点相位差来修正基本坐标轴的原点，然后重新判断电流矢量基本坐标轴的原点和转矩信号的零点相位差是否为零，直至相位差为零即完成转子初始定位。

根据本发明的另一个方面，还提供一种同步电机扭矩检测转子初始定位方法，包括如下步骤：

步骤1：系统上电，完成初始化；

步骤2：同步电机的转子励磁，控制器通过D／A转换模块产生电流矢量信号施加在同步电机的定子上；

步骤3：转矩传感器产生代表转矩大小的模拟量信号，通过A／D转换模块被控制器采集；

步骤4：控制器比较发出的电流矢量信号和采集来的转矩信号，判断转矩信号的原点和电流矢量信号的原点是否重合；如果重合则定位结束，如果不重合则根据所述发出的电流矢量信号和采集来的转矩信号的差值修正电流矢量基本坐标轴的原点，重新执行步骤2、步骤3和步骤4。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本装置采用扭矩传感器和电流发生器来实现转子初始定位，与现有的技术相比，初始定位精度高、噪音小、无需电机转动、运行可靠，而且结构简单、操作方便，不仅适用于电励磁同步电机，也适用于永磁同步电机。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明的电路原理结构框图；

图2是本发明初始定位流程图。

图中：U1-转矩传感器，U2-A／D转换模块，U3-控制器，U4-D／A转换模块，U5-电流发生器。

具体实施方式