无刷双馈电机转速测量系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种无刷双馈电机转速测量系统，包括同步电机和信号处理模块；同步电机用于通过一电机轴与无刷双馈电机同轴连接，使无刷双馈电机转动时与同步电机共用一电机轴，同步电机连接信号处理模块；信号处理模块用于采集同步电机输出的电压信号，并对电压信号进行处理，得到与同步电机的输入电压同频率的脉冲信号，再根据脉冲信号的频率计算得到同步电机的转速，作为无刷双馈电机的转速。将无刷双馈电机与同步电机同轴安装，使两者转速相同，采集同步电机输出的电压信号进行处理，得到与该电压信号同频率的脉冲信号，得到同步电机的转速，即无刷双馈电机的转速。因此，该测量系统基本不受外界环境影响，可在任何场合下测量无刷双馈电机的转速。

Speed measurement system and method for brushless doubly fed machine

The present invention relates to a brushless doubly fed motor speed measurement system, including synchronous motor and signal processing module. The synchronous motor is used to connect the motor axis to the brushless doubly fed machine, so that the brushless doubly fed machine is used to share a motor shaft with the synchronous motor when the brushless doubly fed machine is rotated, and the synchronous motor connection signal processing module; the signal processing module. It is used to collect the voltage signal from the output of synchronous motor, and process the voltage signal to get the pulse signal of the same frequency as the input voltage of the synchronous motor. Then the speed of the synchronous motor is calculated according to the frequency of the pulse signal, as the speed of the brushless doubly fed machine. The brushless doubly fed machine and the synchronous motor are installed in the same coaxial line, so that the speed of the two is the same, the voltage signal of the synchronous motor is processed to get the pulse signal in the same frequency as the voltage signal, and the speed of the synchronous motor is obtained, that is the speed of the brushless doubly fed machine. Therefore, the measurement system is basically unaffected by external environment, and can be used to measure the speed of brushless doubly fed machine under any circumstances.

【技术实现步骤摘要】
无刷双馈电机转速测量系统及方法
本专利技术涉及电机控制
，特别是涉及一种无刷双馈电机转速测量系统及方法。
技术介绍
无刷双馈电机(BrushlessDoubly-fedMachine，BDFM)是近年来发展起来的一种新型电机，它取消了电刷和集电环，实现转子无刷化，使转子结构更简单、坚固耐用，而在其他方面保留了转差功率变换型系统的优点。BDFM的两个定子绕组完全隔离，故可用低压变频器控制高压电机，大大节约成本。此外BDFM变换器容量可减小到电机总功率的1/3，效率及可靠性高达96％、可实现变速恒频、有功无功解耦控制，并根据电网要求输出感性或容性无功，BDFM已成为高压电动调速和变速恒频发电领域的研究热点。电机转速测量的精度直接影响系统稳态精度和动态响应特性。迄今，测量BDFM转速的方法包括编码器测速(增量式编码器和绝对式编码器)、无速度传感器(开环估计、状态观测器法、模型参考自适应方法、卡尔曼滤波法，高频信号注入法、基于神经网络的速度估计器)等。其中，编码器测速方法成本高，且在户外沙漠等恶劣环境下故障率高，有些场合还不允许电机外装任何传感器；无速度传感器方法要么依赖于电机参数的精确性，要么控制算法复杂，易受电磁干扰，仅适用于一些低速且精度要求不高的场合。
技术实现思路
基于此，有必要针对无刷双馈电机转速测量易受外界环境影响的问题，提供一种无刷双馈电机转速测量系统及方法。一种无刷双馈电机转速测量系统，其特征在于，包括同步电机和信号处理模块；所述同步电机用于通过一电机轴与无刷双馈电机同轴连接，使得所述无刷双馈电机转动时与所述同步电机共用一电机轴，所述同步电机连接所述信号处理模块；所述信号处理模块用于采集所述同步电机输出的电压信号，并对所述电压信号进行处理，得到与所述同步电机的输入电压同频率的脉冲信号，再根据所述脉冲信号的频率计算得到所述同步电机的转速，作为所述无刷双馈电机的转速。在其中一个实施例中，所述信号处理模块包括采样单元、比较单元及控制单元；所述同步电机的输出电压接线端子、所述采样单元、所述比较单元及所述控制单元依次连接；所述采样单元用于采集所述同步电机输出的电压信号，并将所述电压信号输出至所述比较单元；所述比较单元用于对所述电压信号进行比较，得到与所述电压信号同频率的脉冲信号，并将所述脉冲信号输出至所述控制单元；所述控制单元用于在设定时间内对所述脉冲信号的数量进行统计计算，得到所述脉冲信号的频率，再根据所述脉冲信号的频率计算得到所述同步电机的转速，作为所述无刷双馈电机的转速。在其中一个实施例中，所述信号处理模块还包括滤波单元；所述滤波单元连接于所述采样单元与所述比较单元之间；所述滤波单元用于消除所述采样电路输出的干扰信号，并将所述电压信号输出至所述比较单元。在其中一个实施例中，所述比较单元是过零比较电路。在其中一个实施例中，所述输出电压接线端子用于将所述同步电机输出的电压信号传输至所述采样单元；所述采样单元包括电流互感器、第一电容、第二电容、第一电阻及第二电阻；所述电流互感器的输入端连接所述第一接线端子，所述电流互感器的第一输出端和第二输出端分别对应连接电源正极和负极，所述电流互感器的第三输出端连接所述比较单元的输入端，所述第一电容的一端与所述第一输出端连接，另一端接地，所述第二电容的一端与所述第二输出端连接，另一端接地，所述第一电阻与所述第二电阻并联后，所述第一电阻一端接地，另一端与所述第三输出端连接。在其中一个实施例中，所述比较单元包括第一比较器及第三电容；所述第一比较器的同相输入端和输出端分别对应连接所述采样单元的输出端和所述控制单元的输入端，所述第三电容连接于所述第一比较器的同相输入端和反相输入端之间。一种无刷双馈电机转速测量方法，其特征在于，所述方法包括：通过一电机轴将同步电机与无刷双馈电机同轴连接；启动所述无刷双馈电机和同步电机，使所述同步电机和无刷双馈电机共用一电机轴转动；采集所述同步电机输出的电压信号；对所述电压信号进行处理，得到与所述同步电机的输入电压同频率的脉冲信号；及根据所述脉冲信号的频率计算得到所述同步电机的转速，作为所述无刷双馈电机的转速。在其中一个实施例中，所述对所述电压信号进行处理，得到与所述同步电机的输入电压同频率的脉冲信号的步骤，包括对所述电压信号进行过零比较处理。在其中一个实施例中，所述同步电机的转速通过以下公式计算：n＝60f/p，其中n为所述同步电机的转速，f为所述脉冲信号的频率，p为所述同步电机的极对数。上述无刷双馈电机转速测量系统，通过将无刷双馈电机与同步电机同轴安装，使得两者的转速保持一致，同时采集同步电机输出的电压信号，再通过信号处理模块对该电压信号进行相应处理，从而得到与该电压信号同频率的脉冲信号，进而根据该频率和同步电机的转速计算公式可得到同步电机的转速，也即无刷双馈电机的转速。因此，该无刷双馈电机转速测量系统基本不受外界环境影响，可在任何场合下测量无刷双馈电机的转速。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。图1为一实施方式提供的无刷双馈电机转速测量系统的框图；图2为图1所示实施方式的无刷双馈电机转速测量系统的其中一个实施例的结构示意图；图3为图1所示实施方式的无刷双馈电机转速测量系统中的信号处理模块的其中一个实施例的框图；图4为图1所示实施方式的无刷双馈电机转速测量系统中的信号处理模块的其中一个实施例的具体电路图；图5为图3所示实施例的无刷双馈电机转速测量系统中的信号处理模块的其中一个实施例的框图；图6为一实施方式提供的无刷双馈电机转速测量方法的流程示意图；图7为图6所示实施方式的无刷双馈电机转速测量方法中步骤S140的其中一个实施例的波形图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参考图1，一实施方式提供了一种无刷双馈电机140转速测量系统。该无刷双馈电机140转速测量系统包括同步电机110和信号处理模块120。其中，同步电机110的特点在于稳态运行时，转子的转速和同步发电机输出电压的频率之间有不变的关系n＝ns＝60f/p，其中f为同步发电机输出电压的频率，p为电机的极对数，ns为同步转速。若同步发电机输出电压的频率不变，则稳态时同步电机110的转速恒为常数而与负载的大小无关。因此，基于同步电机110的特点，测量同步电机110的转速便可更准确的获得无刷双馈电机140的转速。请参考图2，同步电机110用于通过一电机轴130与无刷双馈电机140同轴连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无刷双馈电机转速测量系统，其特征在于，包括同步电机和信号处理模块；所述同步电机用于通过一电机轴与无刷双馈电机同轴连接，使得所述无刷双馈电机转动时与所述同步电机共用一电机轴，所述同步电机连接所述信号处理模块；所述信号处理模块用于采集所述同步电机输出的电压信号，并对所述电压信号进行处理，得到与所述同步电机的输入电压同频率的脉冲信号，再根据所述脉冲信号的频率计算得到所述同步电机的转速，作为所述无刷双馈电机的转速。

【技术特征摘要】
1.一种无刷双馈电机转速测量系统，其特征在于，包括同步电机和信号处理模块；所述同步电机用于通过一电机轴与无刷双馈电机同轴连接，使得所述无刷双馈电机转动时与所述同步电机共用一电机轴，所述同步电机连接所述信号处理模块；所述信号处理模块用于采集所述同步电机输出的电压信号，并对所述电压信号进行处理，得到与所述同步电机的输入电压同频率的脉冲信号，再根据所述脉冲信号的频率计算得到所述同步电机的转速，作为所述无刷双馈电机的转速。2.根据权利要求1所述的无刷双馈电机转速测量系统，其特征在于，所述信号处理模块包括采样单元、比较单元及控制单元；所述同步电机的输出电压接线端子、所述采样单元、所述比较单元及所述控制单元依次连接；所述采样单元用于采集所述同步电机输出的电压信号，并将所述电压信号输出至所述比较单元；所述比较单元用于对所述电压信号进行比较，得到与所述电压信号同频率的脉冲信号，并将所述脉冲信号输出至所述控制单元；所述控制单元用于在设定时间内对所述脉冲信号的数量进行统计计算，得到所述脉冲信号的频率，再根据所述脉冲信号的频率计算得到所述同步电机的转速，作为所述无刷双馈电机的转速。3.根据权利要求2所述的无刷双馈电机转速测量系统，其特征在于，所述信号处理模块还包括滤波单元；所述滤波单元连接于所述采样单元与所述比较单元之间；所述滤波单元用于消除所述采样电路输出的干扰信号，并将所述电压信号输出至所述比较单元。4.根据权利要求2所述的无刷双馈电机转速测量系统，其特征在于，所述比较单元是过零比较电路。5.根据权利要求2所述的无刷双馈电机转速测量系统，其特征在于，所述输出电压接线端子用于将所述同步电机输出的电压信号传输至所述采样单元；所述采样单元包括电流互感器、第一电容、第二电容、第一电阻及第二电阻；所述电流互感器的输入端连接所述输出电压接线端子，所述电流互感器的第一输出端和第二输...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金虹，徐海波，聂鹏程，王雪帆，张辉，
申请(专利权)人：易事特集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44