CN108039842A - 一种三级式同步电机转子初始位置检测方法 - Google Patents
一种三级式同步电机转子初始位置检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108039842A CN108039842A CN201711426236.1A CN201711426236A CN108039842A CN 108039842 A CN108039842 A CN 108039842A CN 201711426236 A CN201711426236 A CN 201711426236A CN 108039842 A CN108039842 A CN 108039842A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- initial position
- rotor
- level formula
- formula synchronous
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
- H02P21/32—Determining the initial rotor position
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
本发明涉及一种三级式同步电机转子初始位置检测方法,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、Park变换与反正切等处理,即可获得转子初始位置。实验结果表明,该方法能快速且准确地检测出转子初始位置,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,转子初始位置检测精度能够满足三级式同步电机的平稳起动要求。
Description
技术领域
本发明属于电励磁同步电机控制技术领域,涉及一种三级式同步电机转子初始位置检测方法。
背景技术
起动/发电一体化是未来航空电源***的一个重要发展趋势。三级式同步电机具有功率密度高、可靠性高、维护简单等诸多优势,目前在航空大功率交流电源***中得到了广泛应用。如果能利用发电机的电动状态来起动航空发动机,则可以省去专用的起动机,减轻机载重量,这对于多/全电飞机的发展具有重大意义。能够精确地检测出转子的初始位置是实现三级式同步电机高性能闭环起动控制的前提,不准确的转子初始位置将影响电机的起动输出转矩,使得起动性能下降而导致起动失败,甚至出现反转而损坏航空发动机。因此,三级式同步电机的起动控制对转子初始位置的检测精度要求很高。
由于三级式同步电机在起动过程中以航空发动机为负载,负载转矩很大且不允许反转,所以通过使电机转动进行转子初始位置检测的直流定位方法不再适用。基于电机凸极特性的转子初始位置检测方法能够准确检测出永磁同步电机的转子初始位置。然而当主励磁机采用两相交流励磁时,主电机励磁电流波动较大,主电机转子励磁绕组的磁链没有永磁同步电机转子的永磁磁链稳定。所以,此类方法应用于三级式同步电机时,会有较大的检测误差。基于电感饱和效应的电压矢量脉冲注入法转子初始位置检测方法在实际应用中,转子初始位置检测精度主要取决于脉冲响应电流的采集精度,这对硬件平台提出了很高的要求,实现起来较为复杂。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处,本发明提出一种三级式同步电机转子初始位置检测方法。
技术方案
一种三级式同步电机转子初始位置检测方法,其特征在于步骤如下:
步骤1:为三级式同步电机主励磁机两相定子绕组施加幅值为Ve,频率为fe,相位互差90°的两相交流励磁电压;再向主电机三相定子绕组分别注入高频电压Uah、Ubh、Uch;
步骤2:采样主励磁机定子绕组两相电流,得到iα和iβ,将iα与iβ分别进行一次纯延时滤波,以滤除频率为fe的励磁电流,得到iα1与iβ1;
步骤3:对iα1与iβ1进行一次频率为(f-fe)的Park变换,得到iα2与iβ2;
步骤4:利用低通滤波器对iα2与iβ2分别进行低通滤波,得iα3与iβ3;
步骤5:对iα3与iβ3求取反正切得到正确的转子初始位置。
所述高频电压由频率为f,相位互差90°的高频电压Uαh=Vhcos(2πft),Uβh=Vhsin(2πft)经过Clarke逆变换得到。
有益效果
本发明提出的一种三级式同步电机转子初始位置检测方法,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、Park变换与反正切等处理,即可获得转子初始位置。实验结果表明,该方法能快速且准确地检测出转子初始位置,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,转子初始位置检测精度能够满足三级式同步电机的平稳起动要求。
本发明方法具有以下有益效果:
(1)本方法将主电机与主励磁机看做旋转变压器,充分利用了定转子之间的互感与转子位置之间的关系。相比于传统转子初始位置检测方法,本方法能快速且准确地检测出转子初始位置,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。
(2)本方法的信号注入和信号提取方式都比较简单,可操作性强,并且检测时间短,转子初始位置检测精度高。
附图说明
图1:三级式同步电机结构图
图2:转子初始位置检测实验波形
图3:实验平台
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述:
步骤1:采用两相交流励磁方式的三级式同步电机结构如图1所示。首先对三级式同步电机主电机的转子进行励磁。向主励磁机的两相定子绕组通以幅值相同(210Vrms),频率相同(200Hz),相位互差90°的两相交流励磁电压。由于两相定子绕组空间上互差的电角度也是90°,于是主励磁机内会产生一个旋转磁场,该旋转磁场在转子三相绕组中会产生三相感应电压,该三相电压经过旋转整流器整流后输出脉动的直流电,实现主电机转子励磁。
步骤2:向主电机三相定子绕组注入高频电压Uah、Ubh、Uch,该高频电压经过Clarke变换后可等效为向主电机定子α相与β相注入幅值为1V,频率为250Hz,相位互差90°的高频电压信号,Uαh=cos500πt,Uβh=sin500πt。
步骤3:对主励磁机定子绕组两相电流进行采样,得到iα与iβ。iα与iβ中分别包含频率为50Hz的正序分量和频率为450Hz的负序分量两种响应电流以及频率为200Hz的励磁电流。将iα与iβ分别进行一次纯延时滤波,以滤除励磁电流,得到iα1与iβ1。
步骤4:经过纯延时滤波后,电流信号中只剩余正序分量与负序分量。接着对iα1与iβ1进行一次频率为50Hz的Park变换,得到iα2与iβ2。经过Park变换,电流信号中的负序分量会变成频率为500Hz的负序分量,而正序分量则会变成直流量。
步骤5:利用低通滤波器对iα2与iβ2分别进行低通滤波,以滤除负序分量,得到iα3与iβ3,然后求取反正切,即即可得到正确的转子初始位置。为了验证本文提出的转子初始位置检测方法的正确性,本文用一台三级式同步电机搭建了实验平台,并进行了转子初始位置检测的实验。在实验过程中,主励磁机采用210Vrms/200Hz两相交流电励磁,使用旋转变压器检测转子位置,用于验证检测结果的准确性。向主电机定子注入幅值为1V,频率为250Hz的旋转高频电压信号,检测主励磁机定子两相电流,并进行后续的信号处理,可得估算的转子初始位置。转子初始位置检测实验结果如图2所示。图3为实验平台。从图2中可以看出,施加旋转高频电压之后,检测得到的转子位置迅速向真实位置收敛。本方法的估算速度快,转子初始位置估算误差稳定在2°电角度之内,可以满足三级式同步电机起动时对转子位置的精度要求。
Claims (2)
1.一种三级式同步电机转子初始位置检测方法,其特征在于步骤如下:
步骤1:为三级式同步电机主励磁机两相定子绕组施加幅值为Ve,频率为fe,相位互差90°的两相交流励磁电压;再向主电机三相定子绕组分别注入高频电压Uah、Ubh、Uch;
步骤2:采样主励磁机定子绕组两相电流,得到iα和iβ,将iα与iβ分别进行一次纯延时滤波,以滤除频率为fe的励磁电流,得到iα1与iβ1;
步骤3:对iα1与iβ1进行一次频率为(f-fe)的Park变换,得到iα2与iβ2;
步骤4:利用低通滤波器对iα2与iβ2分别进行低通滤波,得iα3与iβ3;
步骤5:对iα3与iβ3求取反正切得到正确的转子初始位置。
2.根据权利要求1所述三级式同步电机转子初始位置检测方法,其特征在于:所述高频电压由频率为f,相位互差90°的高频电压Uαh=Vhcos(2πft),Uβh=Vhsin(2πft)经过Clarke逆变换得到。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711426236.1A CN108039842A (zh) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 一种三级式同步电机转子初始位置检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711426236.1A CN108039842A (zh) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 一种三级式同步电机转子初始位置检测方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108039842A true CN108039842A (zh) | 2018-05-15 |
Family
ID=62101193
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711426236.1A Pending CN108039842A (zh) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 一种三级式同步电机转子初始位置检测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108039842A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109188121A (zh) * | 2018-08-14 | 2019-01-11 | 西北工业大学 | 三级式起动/发电机静止状态下旋转整流器故障检测方法 |
CN109539960A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-03-29 | 北京金自天正智能控制股份有限公司 | 一种超大容量励磁同步电机的转子初始定位控制***及控制方法 |
CN113676104A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-11-19 | 南京航空航天大学 | 一种基于集成化滤波的三级式同步电机转子位置估计方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102832865A (zh) * | 2012-09-05 | 2012-12-19 | 南京航空航天大学 | 三级式无刷交流同步电机的转子初始位置估计方法 |
EP2816725A2 (en) * | 2013-06-20 | 2014-12-24 | Hamilton Sundstrand Corporation | Three phase flux switching generator in a three stage wound field synchronous machine |
CN106059430A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-10-26 | 南京航空航天大学 | 三级式无刷交流同步电机的转子位置估计方法 |
CN107134962A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-09-05 | 西北工业大学 | 一种三级式同步电机转子位置估算方法 |
-
2017
- 2017-12-26 CN CN201711426236.1A patent/CN108039842A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102832865A (zh) * | 2012-09-05 | 2012-12-19 | 南京航空航天大学 | 三级式无刷交流同步电机的转子初始位置估计方法 |
EP2816725A2 (en) * | 2013-06-20 | 2014-12-24 | Hamilton Sundstrand Corporation | Three phase flux switching generator in a three stage wound field synchronous machine |
CN106059430A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-10-26 | 南京航空航天大学 | 三级式无刷交流同步电机的转子位置估计方法 |
CN107134962A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-09-05 | 西北工业大学 | 一种三级式同步电机转子位置估算方法 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109188121A (zh) * | 2018-08-14 | 2019-01-11 | 西北工业大学 | 三级式起动/发电机静止状态下旋转整流器故障检测方法 |
CN109188121B (zh) * | 2018-08-14 | 2020-09-08 | 西北工业大学 | 三级式起动/发电机静止状态下旋转整流器故障检测方法 |
CN109539960A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-03-29 | 北京金自天正智能控制股份有限公司 | 一种超大容量励磁同步电机的转子初始定位控制***及控制方法 |
CN109539960B (zh) * | 2018-11-13 | 2020-10-13 | 北京金自天正智能控制股份有限公司 | 一种超大容量励磁同步电机的转子初始定位控制***及控制方法 |
CN113676104A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-11-19 | 南京航空航天大学 | 一种基于集成化滤波的三级式同步电机转子位置估计方法 |
CN113676104B (zh) * | 2021-07-27 | 2023-06-23 | 南京航空航天大学 | 一种基于集成化滤波的三级式同步电机转子位置估计方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhan et al. | A novel zero-sequence model-based sensorless method for open-winding PMSM with common DC bus | |
CN106655952B (zh) | 一种检测永磁同步电机转子初始位置的电流包络线法 | |
TWI468711B (zh) | 永磁馬達電感參數測量裝置及其方法 | |
CN107134962A (zh) | 一种三级式同步电机转子位置估算方法 | |
CN106961234B (zh) | 变凸极特性的三级电励磁式无刷同步电机转子位置估算方法 | |
CN108039842A (zh) | 一种三级式同步电机转子初始位置检测方法 | |
CN105871276B (zh) | 凸极特性变化的三级式电机转子位置估算方法 | |
Wei et al. | Rotor position estimation method for brushless synchronous machine based on second-order generated integrator in the starting mode | |
Maalouf et al. | FPGA-based sensorless control of brushless synchronous starter generator at standstill and low speed using high frequency signal injection for an aircraft application | |
Wei et al. | The rotor position estimation error improved method for sensorless starting control of brushless synchronous machine | |
CN110855207A (zh) | 基于无信号注入的三级式电机低速段转子位置估算方法 | |
CN104300867B (zh) | 一种航空三级式同步电机转子初始角度检测方法 | |
CN104300868B (zh) | 航空三级式同步电机转子初始位置估计方法 | |
CN107342714B (zh) | 基于信号逆传递的多级式无刷电机转子位置估算方法 | |
CN109188121A (zh) | 三级式起动/发电机静止状态下旋转整流器故障检测方法 | |
Peng et al. | Initial orientation and sensorless starting strategy of wound-rotor synchronous starter/generator | |
CN107517028B (zh) | 多级式结构的电励磁同步起动/发电机初始位置检测方法 | |
CN107317525B (zh) | 基于信号逆传递的多级式无刷电机初始位置检测方法 | |
Zhu et al. | Rotor position estimation method of wound‐rotor synchronous starter/generator | |
CN104009694B (zh) | 微网构建中基于功率因素校正整流算法的发电机控制方法 | |
CN113676102A (zh) | 三级式无刷交流同步电机的转子位置简化估计方法 | |
Lu et al. | Rotor position estimation error analysis of indirect high frequency signal injection method for sensorless starting control of aircraft starter-generator | |
Wei et al. | Initial rotor position estimation method for aircraft three-stage starter/generator based on self-injected harmonic signal | |
Kong et al. | Research of sensorless control for multiphase induction motor based on high frequency injection signal technique | |
Xue et al. | Frequency characteristics of indirect high frequency signal injection method for sensorless starting control of aircraft starter-generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180515 |