[发明专利]基于脉动励磁电流响应的同步电机转子位置连续估计方法

说明书

本发明提供一种能够在不外加传感器，同时也不改变负载换相逆变器拓扑结构的基础上，提高可靠性，降低成本的基于脉动励磁电流响应的同步电机转子位置连续估计方法，属于同步电机调速控制领域。本发明包括：间隔为120°触发待测同步电机；提取励磁电流中频率为f_h的成分，获得i_{f_h}；对i_{f_h}延迟3/4个周期，得到i_{f_h1}；测量同步电机定子三相端电压，得到电压信号u_α和u_β；提取u_α和u_β中频率为f_h的成分，获得u_{α_h}和u_{β_h}；将u_{α_h}和u_{β_h}分别与i_{f_h1}做乘法，得到u_{α_h1}和u_{β_h1}；提取u_{α_h1}和u_{β_h1}中包含电机转动频率的成分，得到u_{α_h2}和u_{β_h2}，并输入至正交锁相环中，得到转子位置角θ_m和当前电角速度ω_r；根据ω_r对θ_m进行校正，得到当前转子位置角θ。

技术领域

本发明涉及一种同步电机转子位置连续估计方法，属于同步电机调速控制领域。

背景技术

随着各行各业对电力传动设备的需求越来越大，工程人员对于电力传动设备的要求也越来越严格。在大功率传动领域，电励磁同步电机凭借其可调的高功率因数、较高的控制精度以及变频器容量小等优势备受青睐，但是它却比异步电机、直流电机等设备需求更加复杂的控制。而其中首要的问题就是在同步电机的启动控制环节，必须能够实时监测同步电机的转子位置信息，这也是同步电机各种控制方法的基础。而光电码盘等机械式传感器除了安装受限，其较低的稳定性一直是大功率设备所无法接受的，这会给同步电机的工程应用环节带来很大的检测和维护成本。

目前，众多学者致力于对同步电机的无传感器转子位置检测方法进行研究，其中基于高频注入的电励磁同步电机转子位置检测方法得到了广泛应用。该方法在电励磁同步电机的励磁侧或者定子侧注入一个高频信号，通过在另一侧耦合出的电信号来检测转子位置信息。而大功率的电励磁同步电机为了能够提高自身的稳定性，其变频控制装置通常会选择具有更大容量的半导体器件晶闸管来实现，用以减少同一桥臂所串联的半导体器件数量，这类拓扑我们称之为负载换相逆变器(Load Commutated Inverter，LCI)。由于晶闸管是半控型器件，无法直接产生我们所需要的高频信号。此类方法通常需要外加全控型器件来完成高频信号的注入，这样不但会增加设备成本，同时也会降低其可靠性。

也有研究者提出基于励磁本身的脉动来代替高频信号的注入，但是通常由于其励磁侧脉动频率与变频侧脉动频率相同，而变频侧的同频信号会严重影响转子位置检测的精度。因此该类方法仅适用于变频侧的脉动频率与励磁侧的脉动频率互不干扰的情况下。对于最基本的整流、逆变以及励磁侧都为六脉动LCI拓扑来说，这种方法并不适用。因此研究出一种不需改变LCI本体结构的无传感器转子位置检测方法具有非常重要的意义。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种能够在不外加传感器，同时也不改变负载换相逆变器拓扑结构的基础上，提高可靠性，降低成本的基于脉动励磁电流响应的同步电机转子位置连续估计方法。

本发明的基于脉动励磁电流响应的同步电机转子位置连续估计方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：采用间隔触发方式触发待测同步电机，触发间隔为120°，此时的励磁电流产生频率为f_h的脉动信号；

步骤二：利用带通滤波器提取励磁电流中频率为f_h的成分，带通滤波器输出电流信号i_{f_h}；