[发明专利]一种基于主励磁机励磁电流的同步解耦信号生成方法

说明书

本发明空开了一种基于主励磁机励磁电流的同步解耦信号生成方法，在三级式同步电机起动过程中，主励磁机定子励磁绕组注入单相交流电励磁，转子侧电枢绕组感应交流电经旋转整流器后，在主发电机转子侧励磁绕组产生单相交流电两倍频的偶次谐波信号，可在主发电机定子侧感应出包含转子位置信息的高频响应信号；为了提取该交流励磁两倍频的高频响应信号，本发明首先检测主励磁机交流励磁电流，经平方计算后通过带通滤波器，获得与该高频响应信号同频的高频信号，解析计算获得该信号与主发电机高频响应信号间的相位差，再对其进行延时处理可获得同步解耦高频信号，应用于三级式同步电机转子位置估计，具备高精度、低复杂度、易于实现的特点。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，主要涉及一种基于主励磁机励磁电流的同步解耦信号生成方法。

背景技术

多电飞机/全电飞机中利用电能逐步统一液压能、气压能和机械能等传统飞机上的二次能源，满足了对飞机可靠性、维护性和绿色发展日益增长的需求。起动/发电一体化作为航空电源系统的关键技术之一，利用电机的可逆性原理实现起动和发电双功能，因此无需为发动机加入额外的起动器，提高了系统的可靠性的同时也降低了系统的体积和重量。

三级式同步电机能够实现无刷化和起动/发电双功能，技术成熟且已被广泛应用于航空领域中，B787和我国的新型歼击机都使用了三级式同步电机作为起动/发电机。在作起动机使用时，三级式同步电机的起动控制需要电机的转子位置角信息。在恶劣的航空环境下，采用位置传感器获取位置信息面临失效从而导致电机起动失败的风险，因此需要无位置传感器技术进行起动过程中的位置估计，实现电机的起动控制。

在电机起动的初始阶段，多采用注入高频信号再提取包含位置信息的高频响应信号的方式实现位置估计。为了保证一定的信噪比，额外注入的高频信号的方式会引起电机的转矩脉动从而影响电机的起动性能。因此可以将三级式同步电机旋转整流器产生的二次谐波视为向主发电机注入的高频信号，这样就不存在额外注入高频信号所带来的问题。高频响应信号的解耦方式有同步解调和非同步解调两种方式，同步解调方式下的位置估计精度更高，起动效果更好。但同步解调需要同频同相的高频解耦信号，而高频响应信号存在相位信息不确定的问题，因此三级式同步电机无位置传感器起动控制过程中高频解耦信号的生成方式具有很大的研究意义。

发明内容

发明目的：本发明针对上述背景技术中存在的问题，提供了一种三级式同步电机无位置传感器起动控制过程中高频解耦信号的生成方法，对主励磁机的励磁电流信息进行处理，生成与高频响应信号同频同相的解耦信号，进而实现对电机转子的位置估计。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于主励磁机励磁电流的同步解耦信号生成方法，包括以下步骤：

步骤S1、检测主励磁机定子励磁电流i_ef；获取定子励磁电流在主发电机定子侧电枢绕组感应出包含转子位置信息的高频响应信号u_αh和u_βh；

步骤S2、将主励磁机定子励磁电流i_ef进行平方处理，采用带通滤波器提取与两倍频高频响应信号同频信号i_fh；

步骤S3、对步骤S2中获取的与两倍频高频响应信号同频信号i_fh与高频响应信号进行解析计算，获取相位差

首先将i_fh延时π/2弧度，获得一组高频正余弦信号i_fh1和i_fh2；将i_fh1和i_fh2和步骤S1中获取的u_αh和u_βh两两相乘后，经过低通滤波器滤波后得到四个包含正余弦值的信号；其中，为高频响应电压与高频余弦信号间的相位差，即对所述四个包含正余弦信号进行极性还原后，计算得到相位差