电励磁同步电机转子初始位置角检测方法及装置

摘要

一种电励磁同步电机转子初始位置角检测方法及装置，属于电机的控制方法及装置。该装置的三相电源通过三相电压源型逆变器与电励磁同步电机连接，在三相电压源型逆变器与电励磁同步电机之间的电源线上连接有电压传感器，电压传感器与DSP控制系统的输入端连接，DSP控制系统的输出端与PC机连接；直流电源通过H桥式逆变器与电励磁同步电机的转子励磁绕组连接，在H桥式逆变器与电励磁同步电机转子励磁绕组之间的电源线上连接有电流传感器，IGBT驱动信号与H桥式逆变器连接。优点：结构简单可靠、易于实现，抗干扰性强，检测精度高且不需要额外的硬件开销，可获得转子初始位置角检测结果。

主权项

1.一种电励磁同步电机转子初始位置角检测方法，其特征是：具体步骤：步骤一、定子侧不通电，转子励磁绕组采用H桥式逆变器供电，励磁方式为正弦交流励磁；步骤二、转子绕组产生交替变化磁链通过气隙铰链到定子绕组中，通过电压传感器检测定子绕组感应到的正弦电压；步骤三、采集的感应电压经3s/2s变换为两相静止坐标系下的电压信号，送给纯积分电压模型得到两相静止坐标系下的定子磁链，即转子磁链；步骤四、两相静止坐标系下的转子磁链经滑动DFT算法提取出基波磁链及其幅值；滑动DFT表英文表示为：Slide Discrete Fourier Transform，即SDFT，滑动DFT算法原理：分析不同时刻其输入样本对应的频谱，这就相当于用一个固定长度随时间滑动的滑动窗口来选择样本，这种在一个滑动窗口内计算N点DFT的算法称为滑动DFT算法；所述的滑动DFT算法就是把磁链观测器观测到的静止两相坐标系下的两相定子磁链作为滑动DFT的输入信号，并两相磁链进行快速傅立叶频谱分析，提取所需两相磁链的基波信号，由于定位期间定子不通电，两相定子磁链即是转子磁链，因此对两相磁链基波信号的幅值取反正切所得角度即为转子初始位置角；SDFT的原理如下：设长度为N的有限长序列x(n)，其离散傅里叶变换为(6)其中，；将式(6)展开得(7)其中，x₀表示第一组数据，x₁表示新的采样点的数据，两组数据相对应的傅里叶变换分别为X₀(k)和X₁(k)；(8)(9)将式(8)代入式(9)可得(10)从上式中得出，要计算数据x₁的离散傅里叶变换X₁(k)，只需要通过前一组数据x₀的离散傅里叶变换X₀(k)减去x(0)再加上x(N)，最后对结果进行相移计算就可得出X₁(k)；由此计算x₁的傅里叶变换只需要知道X₀(k)，然后进行2次实数加法和1次复数乘法运算即可；这种方法就是SDFT；可以证明，FFT与SDFT的计算量之比为，特别是在N较大的时候，SDFT可使运算效率提高更多；根据SDFT原理，将有限长序列x(n)用有限长的磁链序列ψ(n)代替，X₀(k)、X₁(k)分别为Ψ₀(k)、Ψ₁(k)，x(0)、x(N)分别为ψ(0)、ψ(N)，代入式(8)、(10)中可得(11)(12)由式(11)、(12)知，Ψ₀(k)、Ψ₁(k)均为复数，取k=1，将Ψ₀(1)、Ψ₁(1)分解为实部、虚部，再经过计算可得磁链的基波幅值与相位角，从而提取出基波成分；静止两相坐标系下的转子磁链ψ_αs、ψ_βs分别经过SDFT即可得到基波ψ'_αs、ψ'_βs及其幅值|ψ'_αs|、|ψ'_βs|；步骤五、对两相基波磁链在第一个1/2基波周期附近的某一采样时刻进行采样，根据两相基波的符号判断转子初始位置角所在象限；步骤六、由两相基波磁链的幅值并结合转子初始位置角所在象限计算出转子初始位置角。