[发明专利]基于励磁绕组高频注入的电励磁双凸极电机位置检测方法

说明书

本发明公开了一种基于励磁绕组高频注入的电励磁双凸极电机位置检测方法，包括转子转子初始位置检测和电动运行时的换相点检测；转子初始位置检测时，仅向励磁绕组注入高频电流或电压信号，检测三相电枢绕组相电压，根据三相电枢绕组相电压的大小关系确定相绕组‑励磁绕组互感的大小关系，从而确定初始位置时转子所处的扇区；电动运行时的换相点检测时，在直流励磁电流上叠加定频定幅电流或电压信号，对电枢绕组非导通相相电压进行带通滤波，滤出与叠加信号同频的响应电压，根据非导通相的响应电压与换相点处阈值电压的大小关系进行换相点判断。本发明通过对励磁绕组注入高频信号能够实现电励磁双凸极电机转子初始位置和电动运行时换相点的检测。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种基于励磁绕组高频注入的电励磁双凸极电机位置检测方法。

背景技术

电励磁双凸极电机的转子由硅钢片堆叠而成，转子上无绕组和永磁体等附加元件，结构坚固可靠，适合高转速运行。此外，电机结构中无永磁体，没有永磁体退磁的风险，相比于永磁式电机能够耐受更高的温升。电励磁双凸极电机的结构特性使得其适合高速、高温升等极端工况运行。但电动运行时需要精确的换相信号，通常需要安装位置传感器，在面临强磁干扰、高温升和强振动的工作环境时，位置传感器成为了整个电机系统中最脆弱的部分；位置传感器的安装也使得电机的整体尺寸和制造成本均有所增加。因此，研究电励磁双凸极电机的无位置传感器控制策略对于进一步提高运行可靠性，发挥其固有的优势，向更多的应用领域推广具有重要意义。

目前电励磁双凸极电机无位置传感器控制基本处于换相点检测阶段，连续的转子位置估计还难以实现，且换相点检测阶段的检测结果存在较大误差；另外，现有研究大多集中在中高转速段，全速域运行区间可用方法较少。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供基于励磁绕组高频注入的电励磁双凸极电机位置检测方法，能够对转子的初始位置和电动运行时换相点进行精确检测。

本发明的技术方案如下：

一种基于励磁绕组高频注入的电励磁双凸极电机位置检测方法，所述检测方法用于对电机转子的初始位置进行检测，具体包括以下步骤：

在电机静止且无电枢电流时，仅向电机的励磁绕组高频注入电流或电压信号，并检测三相相电压U_a、U_b、U_c；

根据所述三相相电压U_a、U_b、U_c的大小关系，确定相绕组-励磁绕组互感L_af、L_bf、L_cf的大小关系；

根据所述相绕组-励磁绕组互感L_af、L_bf、L_cf的大小关系，确定电机转子初始位置区间。

作为优选，向电机的励磁绕组高频注入电流或电压信号时，注入的高频信号采用正弦电流或方波电压。

作为优选，所述三相相电压、相绕组-励磁绕组互感、以及转子电机转子初始位置区间的具体关系为：

若U_a＞U_b≥U_c，则L_af＞L_bf≥L_cf，此时电角度区间为[0,60°)，转子位于第一扇区；

若U_b≥U_a＞U_c，则L_bf≥L_af＞L_cf，此时电角度区间为[60°,120°)，转子位于第一扇区；