[发明专利]变凸极特性的三级电励磁式无刷同步电机转子位置估算方法

权利要求书

1.一种变凸极特性的三级电励磁式无刷同步电机转子位置估算方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：对励磁机的定子绕组上施加励磁电压，所述励磁机定子绕组为两相励磁结构；

步骤2：在主发电机定子三相绕组上施加高频电压信号U_Ah(t)、U_Bh(t)、U_Ch(t)；所述高频电压信号由αβ坐标系下幅值相同、频率不同的高频方波电压U_αh(t)、U_βh(t)经CLARK反变换至abc坐标系下得到；

所述

其中：T_αh、T_βh为对应αβ坐标系下主发电机α轴和β轴的高频电压周期；

步骤3：三级式电机在给定转速下起动，在励磁机定子侧检测得到两相定子电流i_α和i_β，求得电流矢量I_s幅值

步骤4、提取I_s中两种频率的高频响应信号：

4.1)使用带通滤波器提取电压周期为T_αh的高频方波电压在励磁机定子绕组上的高频响应信号i_αh，i_αh的包络线为与主发电机转子位置有关的正弦函数；

4.2)使用带通滤波器提取电压周期为T_βh的高频方波电压在励磁机定子绕组上的高频响应信号i_βh，i_βh的包络线为与主发电机转子位置相关的余弦函数；

步骤5、提取高频信号的包络线：

5.1)在周期为T_αh方波信号的上升沿和下降沿提取i_αh的值，分别记为i_αh(m-1)、i_αh(m+1)，得到i_αh的包络线i_{α_h}＝(i_αh(m-1)-i_αh(m+1))/2；

5.2)在周期为T_βh方波信号的上升沿和下降沿提取i_βh的值，分别记为i_βh(m-1)、i_βh(m+1)，得到i_βh的包络线i_{β_h}＝(i_βh(m-1)-i_βh(m+1))/2；

步骤6：计算两个高频信号在传递电路上的阻抗值Z_αh≈(R+j2πf_αhL)，Z_βh≈(R+j2πf_βhL)，其中R为dq坐标系下d轴等值电路总电阻，L为dq坐标系下d轴等值电路总电感平均值，f_αh＝1/T_αh、f_βh＝1/T_βh为所对应高频信号的频率；

步骤7：计算注入高频信号下的阻抗比k＝Z_αh/Z_βh＝0.50，利用阻抗比k对任一包络线进行幅值变换，使变换后的包络线幅值相同，即0.50I_{α_h_m}＝I_{β_h_m}，其中I_{α_h_m}、I_{β_h_m}分别为包络线i_{α_h}、i_{β_h}的幅值；若k＝Z_βh/Z_αh，则有I_{α_h_m}＝kI_{β_h_m}；

步骤8：使用反正切函数即得到与转子位置线性相关的位置信号θ＝arctan(i_{α_h}/(ki_{β_h}))或者θ＝arctan((ki_{α_h})/i_{β_h})；

计算θ_r＝θ+θ(n)，得到主发电机转子位置θ_r，其中，θ(n)是由于旋转整流器及滤波器带来的估算误差，与转速正相关，可通过离线测试得到θ(n)详细表达式，n为电机转速，单位为r/min。

2.根据权利要求1所述变凸极特性的三级电励磁式无刷同步电机转子位置估算方法，其特征在于：当步骤1中励磁机定子为三相绕组结构时，先检测励磁机三相励磁电流i_A、i_B、i_C，对i_A、i_B、i_C进行CLARK变换得到等效两相励磁电流i_α、i_β，再进行步骤3及其后续步骤。