[发明专利]一种三级式同步起动发电机的转子初始位置估计方法

权利要求书

1.一种三级式同步起动发电机的转子初始位置估计方法，所述同步起动发电机包括同轴相连的永磁副励磁机、主励磁机和主发电机；所述主励磁机励磁方式为单相交流励磁，转子侧感应出的三相交流电经旋转整流器整流后为主发电机提供直流励磁；其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、三级式同步起动发电机静止时，给主励磁机施加频率恒定的单相交流电压；转子侧感应出的交流电压经旋转整流器产生二次谐波如下：

其中，ω_f为励磁电流角频率，U_fh为二次谐波电压的幅值，为相位，所述二次谐波信号注入至主发电机励磁绕组；

步骤S2、根据主发电机电枢绕组的电流，通过带通滤波器提取主发电机定子侧高频响应电流信号，使用一阶全通滤波器获得与高频响应电流信号正交的信号；具体地，

采用带通滤波器提取主发电机定子侧高频响应电流信号，在两相静止坐标系下表示为：

式中，i_αh和i_βh分别为两相静止坐标系的高频感应电流，i_h为感应电流的幅值，θ₀为主发电机初始位置角；采用一阶全通滤波器获得与提取出的高频响应电流信号i_αh正交的信号qi_αh、与提取出的高频响应电流信号i_βh正交的信号qi_βh如下：

步骤S3、对步骤S2提取的高频响应信号和正交信号进行解析计算如下：

步骤S3.1、对所述高频响应信号和正交信号进行平方和运算如下：

步骤S3.2、对步骤S3.1中的运算结果进行开方，获得含初始位置角正余弦值的绝对值：

步骤S3.3、根据主发电机电枢绕组检测的电流信号，还原步骤S3.2中获得的绝对值信号：

步骤S3.4、获得电机的转子初始位置角：

步骤S4、由主发电机定子侧感应电流的极性判断转子初始位置角的正余弦值极性；

当主发电机不通电时，设置主发电机逆变器输出零矢量，逆变器三个桥臂的上开关管处于开通状态，在主发电机励磁磁场建立过程中，为定子侧感应电流提供流通路径；由感应电流的极性判断转子位置角所在扇区，得出初始位置角的正余弦值极性如下：

2.根据权利要求1所述的一种三级式同步起动发电机的转子初始位置估计方法，其特征在于，所述步骤S2中采用的一阶全通滤波器传递函数如下：

3.根据权利要求1所述的一种三级式同步起动发电机的转子初始位置估计方法，其特征在于，所述步骤S4中根据感应电流的极性判断转子位置角所在扇区，进而判断出初始位置角的正余弦值极性，具体如下：

当i_α大于等于0时，转子初始位置角θ₀处于[π/2,3π/2]内，此时cosθ₀小于等于0；

当i_α小于0时，转子初始位置角θ₀处于(0,π/2)或(3π/2,2π)内，此时cosθ₀大于0；

当i_β大于等于0时，转子初始位置角θ₀处于[π,2π]内，此时sinθ₀小于等于0；

当i_β小于0时，转子初始位置角θ₀处于(0,π)内，此时sinθ₀大于0。