[发明专利]确定永磁电机的停靠位置

说明书

技术领域

本发明涉及确定永磁电机的转子的停靠位置的方法。

背景技术

为了启动永磁电机，需要知道转子停靠在哪个位置，从而适当极性的电压可以被施加到相绕组。电机可以包括霍尔效应传感器，用于确定转子的位置。然而，传感器的位置误差可意味着传感器不能可靠地确定转子的停靠位置。作为对霍尔效应传感器的替代，电机可以使用无传感器方案来确定转子的位置。然而，无传感器方案通常需要转子运动以确定转子的位置。

发明内容

本发明提供了一种确定永磁电机的转子的停靠位置的方法，该方法包括施加第一电压到电机的相绕组；测量第一参数，该第一参数对应于(i)相绕组中的电流超过阈值所用的时间；和(ii)相绕组中的电流在一时间间隔终点处的幅度中的一个；从相绕组移除第一电压；等待相绕组中的电流降低到零；施加第二电压到电机的相绕组，第二电压具有与第一电压相同的幅度但是相反的极性；测量第二参数，该第二参数对应于(i)相绕组中的电流超过阈值所用的时间；和(ii)相绕组中的电流在时间间隔终点处的幅度中的一个；比较第一参数和第二参数；以及如果第一参数小于第二参数则确定转子在第一停靠位置，且如果第一参数大于第二参数则确定转子在第二停靠位置。

当电压施加到相绕组，定子磁场被产生。随着相电流增大，定子磁通密度增大且最终开始饱和。当定子饱和时，相绕组的电感减小且由此相电流以更快的速度升高。取决于施加电压的极性和转子的停靠位置，转子磁通将与定子磁通对齐或相反。当转子磁通与定子磁通对齐时，饱和更快地发生且由此相电流以更快的速率升高。相反，当转子磁通与定子磁通相反时，饱和更慢地发生且由此相电流以更慢的速率升高。本发明利用该行为来确定转子的停靠位置。特别地，第一电压被施加到相绕组且第一参数被测量。第二电压被施加到相绕组且第二参数被测量。由于第二电压具有与第一电压相反的极性，转子磁通将在两个测量中的一个期间与定子磁通对齐，且转子磁通将在两个测量的另一个期间与定子磁通相反。取决于转子的停靠位置，第一参数将小于或大于第二参数。本发明由此能够确定转子的停靠位置，而不需要霍尔效应传感器等。

可想象，转子的位置可以通过仅测量第一参数并且将该第一参数与鉴定阈值比较来确定。例如，如果第一参数小于该鉴定阈值，转子可以被确定为处于第一停靠位置，且如果第一参数大于该阈值则处于第二停靠位置。然而，电机中的公差以及电机的温度改变将引入变化到测得的参数。结果，测得的参数可能在应该大于的时候小于鉴定阈值，或反之亦然。方法于是将错误地确定转子的停靠位置。通过测量和比较两个参数，转子的停靠位置可以更可靠地确定。特别地，即使存在与两个参数的每个相关联的差异，一个参数将继续小于另一个。结果，转子的停靠位置可以更可靠地确定。

该阈值或时间间隔不是必须预先确定或固定，只要在测量两个参数的每个时相同的阈值和相同的时间间隔被使用。从而，例如方法可包括根据施加电压的幅度选择阈值或时间间隔。

等待相绕组中的电流降低到零可包括等待特定时间段，该时间段足以使得电流降低到零。这于是具有益处在于不必在第一电压已经移除之后测量相电流，且由此更便宜的电流传感器可以被使用。替代地，等待相绕组中的电流降低到零可包括测量相电流，然后只有当测得的相电流抵达零时施加第二电压。

本发明还提供了一种永磁电机，包括转子、定子和控制系统，所述控制系统配置为执行上述方法。

控制系统可包括逆变器、门驱动器、控制器和电流传感器。逆变器然后被联接到相绕组，且门驱动模块响应于控制器输出的控制信号而驱动逆变器的开关的断开和闭合。电流传感器输出信号，其提供了相绕组中电流的测量值。控制器输出第一组控制信号使得第一电压被施加到相绕组，使用由电流传感器输出的信号测量第一参数，输出第二组控制信号使得第一电压被从相绕组移除，输出第三组控制信号使得第二电压被施加到相绕组，使用由电流传感器输出的信号测量第二参数，比较第一参数和第二参数，且响应于比较确定转子的停靠位置。

附图说明

为了使本发明可能更容易理解，现在将通过示例参照附图描述本发明的实施例，附图中：

图1是根据本发明的永磁电机的示意图；

图2详细说明了逆变器响应于由永磁电机的控制器发出的控制信号的允许状态；

图3示出了永磁电机的转子，当停在(a)第一位置和(b)第二位置时；以及

图4是由永磁电机的控制系统执行的方法的流程图，用于确定转子的停靠位置。

具体实施方式

图1的永磁电机1包括转子2、定子3和控制系统4。