CN102487262A

CN102487262A - 永磁同步电机起动方法

Info

Publication number: CN102487262A
Application number: CN2010105789383A
Authority: CN
Inventors: 汤小华; 杜智勇; 程立品; 谢亮
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2012-06-06

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机起动方法，其中该永磁同步电机包括定子和具有永磁体的转子，该方法包括：对所述定子施加第一电压信号，该第一电压信号使所述转子转动到一锁定转动位置；对所述定子施加能够产生旋转磁场的交流电压信号，使所述电机起动。通过本发明所提供的方法，很好的解决了无位置传感器永磁同步电机的转子位置确定问题，使转子起动过程更加平稳可靠。

Description

永磁同步电机起动方法

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机起动方法。

背景技术

起动过程是电机使用的重要过程，尤其是对于永磁同步电机来讲，由于转子上安放了永磁体，其起动过程比普通的感应电机更为复杂。简单来讲，由于永磁体产生的磁场是固定的且不具有感应电机中转子所产生的磁场的对称性，从而与普通感应电机相比，若要正确地对电机进行起动，需要首先确定转子的转动位置，以便在定子上施加正确的三相交流起动电压，使永磁同步电机起动。

现有的永磁同步电机中通常在电机转子和机座上安装磁或光电位置传感器，从而对转子所处的转动位置进行确定。但传感器的加入无疑会增加电机转轴上的转动惯量从而影响电机的效率并增加电机的成本，此外，传感器的加入还对电机的制作工艺提出了更复杂的要求，并且一旦传感器失灵，电机则无法正常起动。

如果不在永磁同步电机上安装位置传感器，则需要通过检测电信号(如电流、电压等)来估算转子的转动位置，但在实际操作中，这种方法往往不能实现较高的准确度，并且对于零速和低速情况来讲，由于电信号很小，更是无法准确的估算转子的转动位置。

因此，如何对无位置传感器的永磁同步电机进行快速准确地起动一直是该领域的技术难题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种永磁同步电机起动方法，以便使无位置传感器的永磁同步电机能够更加精确的进行起动。

为了实现上述目的，本发明提供一种永磁同步电机起动方法，其中该永磁同步电机包括定子和具有永磁体的转子，该方法包括：B)对所述定子施加第一电压信号，该第一电压信号使所述转子转动到一锁定转动位置；C)对所述定子施加能够产生旋转磁场的交流电压信号，使所述电机起动。

优选地，其中所述锁定转动位置为固定位置或起动之前设定的位置，所述第一电压信号根据该锁定转动位置而生成。

优选地，其中步骤B)中当施加第一电压信号的时间达到第一时间时，停止施加第一电压信号。

优选地，其中，所述第一时间的范围为1s-2s。

优选地，其中该方法在步骤B)之前还包括：A)对所述定子施加第二电压信号，该第二电压信号使所述转子转动到一中间位置。

优选地，其中第二电压信号根据所述中间位置而生成。

优选地，其中所述中间位置和所述锁定转动位置之间的角度的范围是60度-120度。

优选地，其中所述中间位置和所述锁定转动位置之间的角度为90度。

优选地，其中步骤A)中当施加第二电压信号的时间达到第二时间时，停止施加第二电压信号。

优选地，其中，所述第二时间的范围为0.5s-2s。

通过上述技术方案，首先将永磁同步电机的转子转动到锁定转动位置，然后在该锁定转动位置上起动永磁同步电机，很好的解决了无位置传感器永磁同步电机的转子位置确定问题，使转子起动过程更加平稳可靠。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种实施方式的永磁同步电机起动方法；

图2示出了根据本发明的另一种实施方式的永磁同步电机起动方法。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在一般的永磁同步电机中，定子由三相电进行供电，转子具有永磁体，定子电流产生的磁场与永磁体相互作用，从而使转子能够旋转。永磁同步电机的起动过程是一种从静止状态开始经过转动加速阶段最终以所需速率进行运动的过程。

图1中示出了本发明所提供的永磁同步电机起动方法的一种实施方式。

如图1所示，在步骤110中，对所述定子施加第一电压信号，该第一电压信号使所述转子转动到一锁定转动位置。

所述锁定转动位置是电机在开始起动之前转子所需要位于的位置。该锁定转动位置可以是预先设定的固定位置，也可以在起动前预先指定的位置。

所施加的第一电压的大小是由锁定转动位置所决定的。对于三相永磁同步电机来讲，该第一电压是三相电压，该三相电压通过电磁相互作用将永磁转子锁定到所确定的锁定转动位置上。由于锁定转动位置是一定的，将转子锁定到该位置后也就相当于对转子的位置进行了确定，从而能够从该锁定转动位置对电机进行起动。

将转子转动到锁定转动位置所需的时间取决于多种因素，包括转子初始位置与锁定转动位置的差距、电压大小等，为了便于控制，可以通过设定一时间阈值来保证转子已经转到锁定转动位置，比如当施加第一电压信号的时长达到第一时间时，可以认为转子此时肯定已经转到锁定转动位置，这时可以停止施加第一电压信号，直接进入下一步骤。其中所述第一时间的范围是1s-2s。

当锁定转动位置是固定位置时，也可以在该位置上安装传感器对转子是否达到锁定转动位置进行判断。

在步骤120中，对所述定子施加能够产生旋转磁场的交流电压信号，使所述电机起动。对定子施加三相交流电压，产生旋转磁场，从而带动具有固定磁场的永磁转子随之旋转起来，直到实现同步，从而实现永磁同步电机的起动过程。

图2示出了在本发明的另一种实施方式，图2中的步骤210和220与图1中的步骤110和120相对应，不同的是，在步骤210之前，图2中的方法还包括以下步骤：

步骤203，对所述定子施加第二电压信号，该第二电压信号使所述转子转动到一中间位置。

中间位置是与锁定转动位置相差一定角度的位置，通常可以将中间位置与锁定转动位置之间的差异选为60度～120度，优选地，中间位置与锁定转动位置间相差90度。

在步骤203中，首先将转子转动到中间位置，当转子转动到中间位置后，再进一步地在随后的步骤中将转子从中间位置转动的锁定转动位置。

中间位置类似于锁定过程的中转站。在将转子转动到锁定转动位置之前，如果转子当前所处的位置与锁定转动位置间相差180度左右，所施加的第一电压对永磁转子的作用在转子转轴的周向(即在与转子转轴相垂直的截面中与转轴相切的方向)的分量很小，将转子移动到所确定的锁定转动位置需要的时间较长，并且由于电机结构的限制(比如转轴润滑度、永磁体分布等)，甚至可能导致转子在这种情况下无法转动到锁定转动位置(在正好为180度时，转子在理论上是无法进行转动的)，从而无法实现转子的起动。

设定一个中间位置，一方面能够避免发生转子不转动的情况，另一方面能够在转子位置与锁定转动位置接近180度时为转子提供一个两次加速的过程，避免转子经过过长的时间才能转动到锁定转动位置。当然，对于转子初始位置与锁定转动位置比较接近的情况来讲，中间位置的设置会增加锁定过程的时间，但这时对应于各种转子初始位置的锁定时间更加平均，更加有利于所述第一时间的设定。

在本发明的一种实施方式中，可以设定另一个时间阈值，来确定转子是否达到所述中间位置，比如可以设定当施加第二电压达到第二时间时停止施加第二电压，直接进入到随后的步骤。

需要指出的是，第二时间的选择方式与第一时间有所区别。由上文所述的设定中间位置的原因可知，不必在转子到达中间位置后再开始进行随后的转动锁定步骤，事实上，只要转子已经从初始位置偏移了一定的角度，就可以直接进行随后的步骤了。因此，可以将第二时间设定为较小的值，比如所述第二时间可以是0.5s-2s。

在以上的方法中，图1中的步骤120和图2中的步骤220是关于如何在转子转动位置被锁定后使转子逐渐加速并最终与定子产生的旋转磁场同步旋转的过程。这种转动加速并最终同步的加速过程可以采用本领域技术人员熟知并广泛采用的永磁同步电机加速控制过程。在本发明的一种实施方式中，还能够借助PMSM矢量控制模型来实现对永磁同步电机进行加速控制，在PMSM矢量控制理论中，将三相静止坐标系变换到两相旋转坐标系从而能够更加便于对电机进行加速控制。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种永磁同步电机起动方法，其中该永磁同步电机包括定子和具有永磁体的转子，其特征在于，该方法包括：

B)对所述定子施加第一电压信号，该第一电压信号使所述转子转动到一锁定转动位置；

C)对所述定子施加能够产生旋转磁场的交流电压信号，使所述电机起动。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述锁定转动位置为固定位置或起动之前设定的位置，所述第一电压信号根据该锁定转动位置而生成。

3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤B)中当施加第一电压信号的时间达到第一时间时，停止施加第一电压信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一时间的范围为1s-2s。

5.根据权利要求1-4中的任一项权利要求所述的方法，其中该方法在步骤B)之前还包括：

A)对所述定子施加第二电压信号，该第二电压信号使所述转子转动到一中间位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其中第二电压信号根据所述中间位置而生成。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述中间位置和所述锁定转动位置之间的角度的范围是60度-120度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述中间位置和所述锁定转定位置之间的角度为90度。

9.根据权利要求5所述的方法，其中步骤A)中当施加第二电压信号的时间达到第二时间时，停止施加第二电压信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二时间的范围为0.5s-2s。