CN108693436B - 永磁同步电机动力线接线相序检测方法和检测*** - Google Patents

永磁同步电机动力线接线相序检测方法和检测*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及永磁同步电机动力线接线相序检测方法和检测***，首先检测电机转子位置，以及电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置；然后根据实际检测到的相关数据利用这些数据与接线相序之间的对应关系得到电机动力线接线相序是否正确。该检测方法只需检测几种参数，并根据相应的关系即可进行相序判断，检测方法过程简单，效率高，而且在电机静止状态下就能够识别出具体的相序错误方式，那么，如果对车辆上的永磁同步电机进行检测的话，可以在车辆停止状态下进行检测，进而在检测过程中就不会出现车辆突然停车或者突然逆行的情况，无法危害检测人员和周围其他人员的人身安全，提升了电机相序检测的安全性和效率。

Description

永磁同步电机动力线接线相序检测方法和检测***
技术领域
本发明涉及永磁同步电机动力线接线相序检测方法和检测***，属于永磁同步电机相序检测技术领域。
背景技术
新能源客车可以有效降低碳排放，随着科技进步和环境保护压力的增强，新能源客车在中国得到大规模推广。电机***是新能源客车“三电”之一，属于新能源客车核心零部件。永磁同步电机，比如内置式永磁同步电机，内置式永磁同步电机的永磁***于转子内部，这种永磁电机的重要特点是直、交轴的主电感不相等，具有体积小、重量轻、效率高、转矩控制性能好等优点，是新能源客车理想电机类型。如无特殊说明，本申请以下部分中永磁同步电机特指内置式永磁同步电机。目前，永磁同步电机一般采用矢量控制方式，而获取准确的转子位置，即转子磁极N极与定子绕组U相之间的相对位置，是进行矢量控制的前提。转子位置可通过旋转变压器、光电编码器等位置传感器获得，也可以通过无位置算法得到。在新能源客车场合，旋转变压器由于可以直接获取转子绝对位置，且结构坚固耐振动，得到广泛应用。
现有的永磁同步电机的控制方法的原理如图1所示。电机控制器动力线有A、B、C三相接线，永磁同步电机动力线有U、V、W三相接线，并且电机控制器动力线(A、B、C)与永磁同步电机动力线(U、V、W)必须按一定的相序进行连接，电机才能正常运转。在新能源客车生产过程中，由于各类原因，会发生电机控制器动力线和电机动力线接线错误，导致电机倒转或颤动，进而引起车辆逆行或不能正常运行，此时必须检查并重新连接动力线。
目前，常规的检测相序连接是否正常的方式是：在车辆生产完成后，通过给油门指令，观察车辆是否能正常行驶来判断电机***相序连接是否有误。若车辆逆行或原地发颤，则进一步检查电机控制器动力线与电机动力线之间的相序。
申请公布号为CN103944477A的中国专利申请文件中公开了一种电动汽车永磁同步电机动力线相序校正方法，首先判断驱动器动力线与电机动力线之间的相序接法，对采集到的转子电角度进行一定的校正，然后再启动电机，依次进行上述步骤，因此，该方法需要多次启动电机，不断校正采集到的转子电角度，直到电机能正常运行为止。该校正方法过程十分繁琐，需要不断重复检测方法，并不断校正采集到的转子电角度，直到电机能正常运行为止，检测过程效率低下，而且，该方法存在一个致命的问题，就是检测过程中同步电机不能保持静止，只能在电机运行过程中进行检测，即在车辆行驶过程中进行检测，可能导致车辆突然停车或者突然逆行，会严重危害检测人员的人身安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种永磁同步电机动力线接线相序检测方法，用以解决现有的检测方法无法在电机静止状态下对电机进行相序检测的问题。本发明同时提供一种永磁同步电机动力线接线相序检测***。
为实现上述目的，本发明的方案包括一种永磁同步电机动力线接线相序检测方法，包括以下步骤：
(1)检测电机转子位置，以及电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置；
(2)根据实际检测到的所述电机转子位置以及所述电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置，查表得到电机动力线接线相序是否正确；
所述表具体为电机转子位置、电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置与接线相序的对应关系表。
利用旋转变压器检测所述电机转子位置，利用高频注入法检测所述电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置。
所述电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置具体为：电机转子与与控制器动力线A相相连的电机动力线之间的相对位置，和与与控制器动力线B相相连的电机动力线之间的相对位置。
接线相序分为正确相序和错误相序，其中，正确相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线U相、V相和W相；错误相序有以下五种，第一错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线U相、W相和V相，第二错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线V相、W相和U相，第三错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线V相、U相和W相，第四错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线W相、V相和U相，第五错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线W相、U相和V相。
所述表中的对应关系有：当θA＝θR，θB＝θR+120°时对应正确相序；当θA＝θR，θB＝θR-120°时对应第一错误相序；当θA＝θR+120°，θB＝θR-120°时对应第二错误相序；当θA＝θR+120°，θB＝θR时对应第三错误相序；当θA＝θR-120°，θB＝θR+120°时，对应第四错误相序；当θA＝θR-120°，θB＝θR时，对应第五错误相序；其中，θR为电机转子位置，θA为电机转子与与控制器动力线A相相连的电机动力线之间的相对位置，θB为与与控制器动力线B相相连的电机动力线之间的相对位置。
一种永磁同步电机动力线接线相序检测***，包括：
数据检测模块，用于检测电机转子位置，以及电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置；
相序检测模块，用于根据实际检测到的所述电机转子位置以及所述电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置，查表得到电机动力线接线相序是否正确；
所述表具体为电机转子位置、电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置与接线相序的对应关系表。
利用旋转变压器检测所述电机转子位置，利用高频注入法检测所述电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置。
所述电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置具体为：电机转子与与控制器动力线A相相连的电机动力线之间的相对位置，和与与控制器动力线B相相连的电机动力线之间的相对位置。
接线相序分为正确相序和错误相序，其中，正确相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线U相、V相和W相；错误相序有以下五种，第一错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线U相、W相和V相，第二错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线V相、W相和U相，第三错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线V相、U相和W相，第四错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线W相、V相和U相，第五错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线W相、U相和V相。
所述表中的对应关系有：当θA＝θR，θB＝θR+120°时对应正确相序；当θA＝θR，θB＝θR-120°时对应第一错误相序；当θA＝θR+120°，θB＝θR-120°时对应第二错误相序；当θA＝θR+120°，θB＝θR时对应第三错误相序；当θA＝θR-120°，θB＝θR+120°时，对应第四错误相序；当θA＝θR-120°，θB＝θR时，对应第五错误相序；其中，θR为电机转子位置，θA为电机转子与与控制器动力线A相相连的电机动力线之间的相对位置，θB为与与控制器动力线B相相连的电机动力线之间的相对位置。
本发明提供的相序检测方法中，在电机静止状态下能够有效地检测电机转子的相关位置信息，根据检测到的三种数据信息，并结合这三个数据信息与接线相序之间的对应关系就能够判断出控制器动力线与电机动力线之间是否存在相序错误，并进一步能够识别出具体的相序错误的方式。该检测方法只需检测几种参数，并根据相应的关系即可进行相序判断，检测方法过程简单，检测效率较高，而且在电机静止状态下就能够识别出具体的相序错误的方式，无需多次启动电机，也无需在电机多次运行过程中不断校正参数，直到电机能正常运行为止，那么，如果对车辆上的永磁同步电机进行检测的话，可以在车辆停止状态下进行检测，无需车辆行驶，进而在检测过程中就不会出现车辆突然停车或者突然逆行的情况，无法危害检测人员和周围其他人员的人身安全，提升了电机相序检测的安全性和效率。
附图说明
图1是现有的永磁同步电机控制方法的原理图；
图2是永磁同步电机动力线接线相序检测方法原理图。
具体实施方式
永磁同步电机动力线接线相序检测方法实施例
本发明提供的永磁同步电机动力线接线相序检测方法主要包括两个步骤，第一个步骤是数据检测步骤，用于检测所需的各种参数数据；第二个步骤是相序检测步骤，用于判断接线相序。
对于第一个步骤，检测的数据有三个：分别是电机转子位置，以及电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置。这三个参数均在电机静止状态下检测出的。
其中，电机转子位置记为θR。本实施例中，电机转子位置采用旋转变压器进行检测，当然，作为其他的实施方式，电机转子位置还可以采用其他的方式进行检测，比如采用光电编码器等位置传感器进行检测，或者其他的检测方式。由于利用旋转变压器检测电机转子位置属于常规技术手段，本实施例就不再具体描述。
本实施例中，电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置通过高频注入法进行检测，高频注入法是指：向电机注入高频载波信号励磁来跟踪转子凸极的无传感器控制方法，它能提供在低速，甚至于在零速下精确的位置和速度估计。由于利用高频注入法进行检测属于常规技术，本实施例就不再对高频注入法本身做出详细地描述。由于本发明中，电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置是通过能够在电机静止状态下对其进行检测的位置检测算法得到的，因此，作为其他的实施方式，该参数还可以利用其他的、能够在电机静止状态下对其进行检测的位置检测算法进行检测，并不局限于高频注入法。
本实施例中，电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置具体是指：电机转子与与控制器动力线A相相连的电机动力线之间的相对位置，记为θA，以及与与控制器动力线B相相连的电机动力线之间的相对位置，记为θB。
对于第二个步骤，根据第一个步骤得到的三个参数，并结合这三个参数与接线相序方式之间的对应关系表来判断实际的接线相序是否正确，以及具体的接线相序。
通常情况下，接线相序有正确相序和错误相序两种，其中，正确相序是电机正常运行下的接线相序，为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线U相、V相和W相。错误相序是指在错误相序下电机无法正常运行，错误相序有以下五种，第一错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线U相、W相和V相，第二错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线V相、W相和U相，第三错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线V相、U相和W相，第四错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线W相、V相和U相，第五错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线W相、U相和V相。
另外，错误相序有反向接法和同向接法两大类，其中，反向接法包括三种，分别是：第一错误相序、第三错误相序和第四错误相序；同向接法包括两种，分别是：第二错误相序和第五错误相序。
所以，基于电机转子位置θR、电机转子与与控制器动力线A相相连的电机动力线之间的相对位置θA、以及与与控制器动力线B相相连的电机动力线之间的相对位置θB，表1给出这三个参数与各接线相序之间的对应关系。
表1
θ<sub>A</sub>＝θ<sub>R</sub>,θ<sub>B</sub>＝θ<sub>R</sub>+120° 相序无错误
θ<sub>A</sub>＝θ<sub>R</sub>,θ<sub>B</sub>＝θ<sub>R</sub>-120° ABC->UWV
θ<sub>A</sub>＝θ<sub>R</sub>+120°,θ<sub>B</sub>＝θ<sub>R</sub>-120° ABC->VWU
θ<sub>A</sub>＝θ<sub>R</sub>+120°,θ<sub>B</sub>＝θ<sub>R</sub> ABC->VUW
θ<sub>A</sub>＝θ<sub>R</sub>-120°,θ<sub>B</sub>＝θ<sub>R</sub>+120° ABC->WVU
θ<sub>A</sub>＝θ<sub>R</sub>-120°,θ<sub>B</sub>＝θ<sub>R</sub> ABC->WUV
根据表1可以得到，当θA＝θR，θB＝θR+120°时对应正确相序；当θA＝θR，θB＝θR-120°时对应的接线相序为ABC->UWV，即上述第一错误相序；当θA＝θR+120°，θB＝θR-120°时对应的接线相序为ABC->VWU，即为上述第二错误相序；当θA＝θR+120°，θB＝θR时对应的接线相序为ABC->VUW，即为上述第三错误相序；当θA＝θR-120°，θB＝θR+120°时对应的接线相序为ABC->WVU，即为上述第四错误相序；当θA＝θR-120°，θB＝θR时对应的接线相序为ABC->WUV，即为上述第五错误相序。
因此，根据实际检测的θR、θA和θB满足的关系，并结合表1给出的对应关系来得到接线相序是否正确，以及具体的接线相序是什么。比如：如果检测到的实际数据满足：θA＝θR+120°，θB＝θR-120°，那么，控制器动力线与电机动力线之间的接线相序不正确，错误相序为ABC->VWU，即控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线V相、W相和U相。
上述实施例中，检测参数中包括：电机转子与与控制器动力线A相相连的电机动力线之间的相对位置、以及与与控制器动力线B相相连的电机动力线之间的相对位置，作为其他的实施方式，还可以选取三相中其他任意两相的参数，比如：电机转子与与控制器动力线A相相连的电机动力线之间的相对位置、以及与与控制器动力线C相相连的电机动力线之间的相对位置，这样的话，表中的对应关系就需要进行相应地调整，但是，基于的检测原理不变。
永磁同步电机动力线接线相序检测***实施例
本实施例中，永磁同步电机动力线接线相序检测***包括：
数据检测模块，用于检测电机转子位置，以及电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置；
相序检测模块，用于根据实际检测到的电机转子位置以及电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置，查表得到电机动力线接线相序是否正确。
上述表具体为电机转子位置、电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置与接线相序的对应关系表。
该相序检测***是在原先永磁同步电机控制***中加入了该相序检测***，其中，数据检测模块由用于检测电机转子位置的模块和用于检测电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置的模块构成，本实施例中，利用高频注入模块来检测电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置，如图2所示。相序检测模块根据得到的数据进行相序判断。
因此，该相序检测***中的各个模块均是软件模块，通过将该检测***以软件程序的方式加载在控制***中以实现相应的功能，所以，该相序检测***本质上仍是方法，由于上述方法实施例中已对该方法做出了详细地描述，这里就不再具体说明。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机动力线接线相序检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)检测电机转子位置，以及电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置；
(2)根据实际检测到的所述电机转子位置以及所述电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置，查表得到电机动力线接线相序是否正确；
所述表具体为电机转子位置、电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置与接线相序的对应关系表。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机动力线接线相序检测方法，其特征在于，利用旋转变压器检测所述电机转子位置，利用高频注入法检测所述电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置。
3.根据权利要求1或2所述的永磁同步电机动力线接线相序检测方法，其特征在于，所述电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置具体为：电机转子与与控制器动力线A相相连的电机动力线之间的相对位置，和与与控制器动力线B相相连的电机动力线之间的相对位置。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机动力线接线相序检测方法，其特征在于，接线相序分为正确相序和错误相序，其中，正确相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线U相、V相和W相；错误相序有以下五种，第一错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线U相、W相和V相，第二错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线V相、W相和U相，第三错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线V相、U相和W相，第四错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线W相、V相和U相，第五错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线W相、U相和V相。
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机动力线接线相序检测方法，其特征在于，所述表中的对应关系有：当θA＝θR，θB＝θR+120°时对应正确相序；当θA＝θR，θB＝θR-120°时对应第一错误相序；当θA＝θR+120°，θB＝θR-120°时对应第二错误相序；当θA＝θR+120°，θB＝θR时对应第三错误相序；当θA＝θR-120°，θB＝θR+120°时，对应第四错误相序；当θA＝θR-120°，θB＝θR时，对应第五错误相序；其中，θR为电机转子位置，θA为电机转子与与控制器动力线A相相连的电机动力线之间的相对位置，θB为与与控制器动力线B相相连的电机动力线之间的相对位置。
6.一种永磁同步电机动力线接线相序检测***，其特征在于，包括：
数据检测模块，用于检测电机转子位置，以及电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置；
相序检测模块，用于根据实际检测到的所述电机转子位置以及所述电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置，查表得到电机动力线接线相序是否正确；
所述表具体为电机转子位置、电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置与接线相序的对应关系表。
7.根据权利要求6所述的永磁同步电机动力线接线相序检测***，其特征在于，利用旋转变压器检测所述电机转子位置，利用高频注入法检测所述电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置。
8.根据权利要求6或7所述的永磁同步电机动力线接线相序检测***，其特征在于，所述电机转子分别与与控制器动力线任意两相相连的电机动力线之间的相对位置具体为：电机转子与与控制器动力线A相相连的电机动力线之间的相对位置，和与与控制器动力线B相相连的电机动力线之间的相对位置。
9.根据权利要求8所述的永磁同步电机动力线接线相序检测***，其特征在于，接线相序分为正确相序和错误相序，其中，正确相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线U相、V相和W相；错误相序有以下五种，第一错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线U相、W相和V相，第二错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线V相、W相和U相，第三错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线V相、U相和W相，第四错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线W相、V相和U相，第五错误相序为：控制器动力线A相、B相和C相分别对应电机动力线W相、U相和V相。
10.根据权利要求9所述的永磁同步电机动力线接线相序检测***，其特征在于，所述表中的对应关系有：当θA＝θR，θB＝θR+120°时对应正确相序；当θA＝θR，θB＝θR-120°时对应第一错误相序；当θA＝θR+120°，θB＝θR-120°时对应第二错误相序；当θA＝θR+120°，θB＝θR时对应第三错误相序；当θA＝θR-120°，θB＝θR+120°时，对应第四错误相序；当θA＝θR-120°，θB＝θR时，对应第五错误相序；其中，θR为电机转子位置，θA为电机转子与与控制器动力线A相相连的电机动力线之间的相对位置，θB为与与控制器动力线B相相连的电机动力线之间的相对位置。
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