三级式同步电机的转子初始位置检测方法
第２３卷一第５期２０１９年５月一电一机一与一控一制一学一报Ｅｌｅｃｔｒｉｃ一Ｍａｃｈｉｎｅｓ一ａｎｄ一Ｃｏｎｔｒｏｌ一Ｖｏｌ ２３Ｎｏ ５Ｍａｙ２０１９
一一一一一一三级式同步电机的转子初始位置检测方法
刘卫国?一祝宇杰?一彭纪昌?一孟涛?一焦宁飞
(西北工业大学自动化学院?西安７１００７２)
摘一要:针对现有三级式同步起动/发电机转子初始位置检测方法在检测过程中可能会使转子发生转动?对硬件要求高?检测误差大等问题?依据旋转变压器的理论?研究了基于 主电机注入－主励磁机检测 的转子初始位置检测方法?并给出了推导过程?该方法在主电机定子侧注入旋转高频电压信号?检测主励磁机定子侧的高频电流响应信号?通过对电流信号进行滤波?坐标变换与锁相环跟踪等处理?即可获得转子初始位置?实验结果表明?该方法不会使转子发生转动?也不需要知道电机的参数?硬件结构简单?检测误差在２?电角度以内?能够满足三级式同步电机的平稳起动要求?
关键词:三级式同步电机?转子初始位置检测?高频电压信号注入?旋转变压器?励磁电流脉动ＤＯＩ:１０.１５９３８/ｊ.ｅｍｃ.２０１９.０５.００９
中图分类号:ＴＭ３５１文献标志码:Ａ文章编号:１００７－４４９Ｘ(２０１９)０５－００６９－０７
一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一收稿日期:２０１７－１１－２９基金项目:国家自然科学基金(５１６７７１５２)作者简介:刘卫国(１９６０ )?男?博士?教授?博士生导师?研究方向为永磁电机设计理论及驱动控制技术?祝宇杰(１９９４ )?男?硕士研究生?研究方向为三级式同步电机无位置控制技术?彭纪昌(１９８８ )?男?博士研究生?研究方向为多级电励磁同步电机无位置控制技术?孟一涛(１９９０ )?男?博士研究生?研究方向为三级式航空无刷电机起动控制技术?焦宁飞(１９８９ )?男?博士研究生?研究方向为无刷同步起动发电系统分析及控制技术?通信作者:祝宇杰Ｉｎｉｔｉａｌｒｏｔｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｒｅｅ￣ｓｔａｇｅｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍａｃｈｉｎｅｓ
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Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｔｈａｔ?ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｒｏｔｏｒｒｏｔａｔｉｎｇｄｕｒｉｎｇｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ?ｈｉｇｈｄｅ￣ｍａｎｄｆｏｒｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｐｏｏｒｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｐｒｅｓｅｎｔｉｎｉｔｉａｌｒｏｔｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｔｈｒｅｅ￣ｓｔａｇｅｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｓｔａｒｔｅｒ/ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｒｏｔｏｒｙｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ?ａｎｉｎ￣ｉｔｉａｌｒｏｔｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇａｔｍａｉｎｍａｃｈｉｎｅ?ｄｅｔｅｃｔｉｎｇａｔｍａｉｎｅｘ￣ｃｉｔｅｒ ｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ?ａｎｄｔｈｅｄｅｒｉｖａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｇｉｖｅｎ.Ｂｙｉｎｊｅｃｔｉｎｇｒｏｔａｔｉｎｇｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｖｏｌｔａｇｅｉｎ￣ｔｏｍａｉｎｍａｃｈｉｎｅ ｓｓｔａｔｏｒ?ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｒｏｔｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎｗａｓｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｍａｉｎｅｘｃｉｔｅｒ ｓｓｔａｔｏｒｃｕｒｒｅｎｔａｆｔｅｒｆｉｌ￣ｔｅｒｉｎｇ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｐｈａｓｅ￣ｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐｔｒａｃｋｉｎｇ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏ￣ｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｃａｎｋｅｅｐｒｏｔｏｒｓｔａｎｄｓｔｉｌｌ?ｍａｃｈｉｎｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｅｘｔｒａｈａｒｄｗａｒｅｓａｒｅｎｏｔｎｅｅｄｅｄ.Ｔｈｅｅｓｔｉ￣ｍａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｉｓｂｅｌｏｗ２?ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｇｌｅ?ｗｈｉｃｈｓａｔｉｓｆｉｅｓｔｈｒｅｅ￣ｓｔａｇｅｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍａｃｈｉｎｅｓ ｎｅｅｄｆｏｒｓｍｏｏｔｈｓｔａｒｔｕｐ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｔｈｒｅｅ￣ｓｔａｇｅｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍａｃｈｉｎｅｓ?ｉｎｉｔｉａｌｒｏｔｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ?ｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｖｏｌｔａｇｅｓｉｇｎａｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｒｏｔｏｒｙｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ?ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｐｕｌｓａｔｉｎｇ