[发明专利]一种双馈电机转子初始位置角的自动检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制领域，特别是涉及一种双馈电机转子初始位置角的自动检测方法及装置。

背景技术

交流异步电机或同步电机，为实现精确的转矩控制，常常采用交流电机矢量控制技术，为了保证交流电机矢量控制的精度，必须准确定位电机转子绕组位置角。

参见图1，为双馈电机转子绕组位置角示意图。

双馈电机包括定子绕组1a、转子绕组1b、以及电机轴1c。A、B、C为定子三相，a、b、c为转子三相。当双馈电机运行时，定子A、B、C三相的位置是固定不变的，而转子a、b、c三相的位置跟随电机运行而变化。

某一时刻转子绕组位置角即为双馈电机定子A相轴与转子a相轴之间的夹角。

所述转子绕组位置角由两部分组成，一是转子的初始位置角，二是转子转动的相对角度。

参见图2A和图2B，分别为现有技术双馈电机转子绕组位置角的测定装置结构图和电路图。

所述装置包括：双馈电机2a、连轴器2b、增量式光电编码器2c。通过连轴器2b将旋转编码器2c与双馈电机2a的转子同轴连接。

增量式光电编码器2c输出A、B、Z三种脉冲信号。当转轴顺时针旋转时，A脉冲信号超前B脉冲90°；逆时针方向旋转时，B信号超前A信号90°。同时，旋转编码器2c每旋转一周在确定的某一固定位置输出一次Z脉冲信号(即零位信号)。

现有常用的方法是，使用计数器计算A脉冲数，当检测到Z脉冲时，将计数器清零，以单极对电机为例，由式(1)计算转子绕组位置角：

要准确定位转子绕组位置角，必须确定电机从定子和转子轴线重合转动到Z脉冲信号位置时计数器值。因此，只有准确获取转子的初始位置角，才能得到转子在零位时的计数器值，进一步确定转子绕组位置角。

参见图3，为双馈电机转子初始相位角示意图。

所述转子初始位置角即为转子a相与零位脉冲位置之间的夹角。

现有技术中测定转子初始相位角的方法为：以单极对电机为例，将编码器固定安装到电机转子轴上，转动转子和与转子同轴连接的编码器，记下编码器发出Z脉冲信号的位置(位置1)。然后，如图2B所示，在转子a相和b相间，定子A相和B相间同时加直流电压，此时，转子磁场和定子磁场相互作用，转子自动旋转到A相轴线和a相轴线重合位置(位置2)。位置1和位置2的夹角，即为定子转子初始位置夹角。

但是，上述现有技术的缺点在于，需要人工操作、增加额外设备和电源，测定过程很不方便，容易产生差错。

同时，当替换编码器时，需要重新确定转子初始相位角，并修改程序中对应数值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种双馈电机转子初始位置角的自动检测方法及装置，能够实现对转子初始位置角的自动检测功能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种双馈电机转子初始位置角的自动检测方法，所述方法包括：

给定参考电压角度θ_given，结合给定参考电压幅值V_ref，生成参考电压矢量；

所述参考电压矢量经过SVPWM，转化为驱动信号，驱动转子侧PWM变换器，生成交流电压信号，施加在双馈电机转子绕组上；

获取双馈电机的转子机械角n×θ_rotor；

获取定子电压矢量角θ₁；

用所述定子电压矢量角θ₁减去所述转子机械角n×θ_rotor和给定参考电压角度θ_given，得到转子初始位置角θ_inital；

其中，n为双馈电机的极对数；θ_rotor为转子转过的机械角度。

优选地，得到转子初始位置角θ_inital之后进一步包括：

分别给定转子电压矢量角θ_S1和获取转子电流矢量角θ_S2；

根据转子电压矢量角θ_S1和转子电流矢量角θ_S2，计算得到误差角θ_err，具体为

根据计算得到的误差角θ_err，校正计算得到的所述转子初始位置角θ_inital，得到校正后的转子初始位置角θ′_inital，具体为

优选地，所述双馈电机的转子处于运动状态或至少转一圈。