[发明专利]同步电动机转子位置检测方法及其装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及电机技术，具体说就是一种同步电动机转子位置 检测方法及其装置。

(二)背景技术

在交流传动系统中，同步电机传动系统相对异步电机传动系统具 有功率因数高、转子位置可测、效率高、定转子气隙大，控制性能好 等优点，功率等级也比一般异步电机传动系统要大。对于20MW及 以上功率等级的场合一般采用交直交电流型逆变器供电的负载换相 同步电动机传动系统，拖动大型钢铁冶金企业的高炉鼓风机应用的就 是这种大功率同步电动机，但是起动困难极大地限制了大功率同步电 动机在工业中的应用。相对于传统的起动方式，自控式变频软起动方 式有着不可比拟的技术优势，其起动电流倍数、起动时间可调，起动 过程中可以进行限流，同时获得足够大的起动转矩；起动功率因数高 并且可控，对电网质量可以起到改善作用，其起动谐波不会对同电网 的其他设备造成电磁干扰；能够保证一次起动成功，且可重复起动； 电机运行可以实现软起，软停，四象限运行；实现一拖N方式，即多 台机组可共用1套设备，降低投资额度；整步并网易实现，对电网冲 击小；设备静止，维修方便。在这种自控变频软起动过程中，如何准 确实时地获取转子位置信息，实现整流桥和逆变桥的精确控制，对同 步电机的稳定运行是至关重要的。传统的转子位置检测都需要附加一 个转子位置检测装置，有电磁式和光电式等不同种类。附加转子位置 检测器会增加安装难度并且降低可靠性，在恶劣的工业环境或者控制 柜与电机分离距离较长不适于数据通信的情况下，加转子位置检测器 会对电机的安全稳定运行造成影响。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种电机起动过程不需要附加位置检测 器检测转子位置、全程采用无速度传感器方法获得转子位置信息、提 高起动系统长期工作可靠性、延长起动系统使用寿命的同步电动机 转子位置检测方法及其装置。

本发明的目的是这样实现的：所述的同步电动机转子位置检 测装置，它是由晶闸管交-直-交电流型变频器、同步电动机、转子 位置检测器和控制系统组成的，晶闸管交-直-交电流型变频器连接转 子位置检测器，转子位置检测器连接控制系统，控制系统连接同步电 动机。本发明同步电动机转子位置检测装置，还有以下技术特征：

(1)所述的晶闸管交-直-交电流型变频器包括整流桥、逆变桥 和直流平波电抗器，整流桥连接逆变桥，整流桥和逆变桥分别连接直 流平波电抗器。

(2)所述的控制系统采用DSP控制，它包括整流桥输入电网侧 电压幅值以及过零点采样电路、逆变桥电机侧输出电压幅值及过零点 采样电路、继电控制和AD检测限幅电路，整流桥输入电网侧电压幅 值以及过零点采样电路连接逆变桥电机侧输出电压幅值及过零点采 样电路，逆变桥电机侧输出电压幅值及过零点采样电路连接继电控制 和AD检测限幅电路。

(3)所述的整流桥输入电网侧电压幅值以及过零点采样电路由 第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻 R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十 电阻R10、第11电阻R11、电阻AR1、电阻AR2、运放U2A、U2B、 U2C、U2D、U1电压电流互感器DVDI001组成，网侧A相电压VA 经第一电阻R1连接到DVDI001的输入端，DVDI001另一端与B相 电压VB连接，AR1与DVDI001输出并联，AR2连接在DVDI的输 出端和运放U2B的负极输入，运放U2B负极输入和输出之间接第二 电阻R2，运放U2B输出和运放U2A负极输入之间接第三电阻R3， 运放U2A的负极输入和输出之间接第四电阻R4，运放U2A的输出 和运放U2D负极输入间接第八电阻R8，第九电阻R9一端连接-1.5V 电压，另一端连接运放U2D负极输入，运放U2D负极输入和输出间 接第十电阻R10，第十一电阻R11一端与运放U2D输出连接，一端 连接DSP的AD检测输入端口Rec_Vab，运放U2A的输出与运放U2C 的负极输入间接第五电阻R5，第六电阻R6一端连接+12V电压，一 端连接运放U2C的输出端，第七电阻R7一端与运放U2C输出连接， 一端与DSP捕获端口Vab_ZC连接。运放U2A的第四管脚与+12V连 接，第十一管脚与-12V连接，运放U2A，U2B，U2C，U2D的正极输入 端都与地AGND相连。