一种电励磁双凸极电机转子位置自检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电励磁双凸极电机转子位置自检测装置及检测方法，位置自检测装置包含信号发生器和若干条检测电路；检测电路包含检测绕组、采样电阻、幅值调制器、低通滤波器和输出端。检测线圈绕制在每个定子齿上，并按“NNSS”或“NNNN”或“SSSS”的绕制方式每隔2个定子齿串联成一相检测绕组，其相序与电枢主绕组相序相同。检测时，首先同时向三个检测绕组中施加高频低幅值方波信号；然后获得各条检测电路的包络线信号；最后根据反向导通相绕组增量电感单调下降的规律，采样对应的包络线信号并与预设阈值比较以判断是否换相。本发明专利技术在低速范围有较高的位置检测精度，适用于电机带载起动。

A Self-detecting Device for Rotor Position of Electrically Excited Doubly Salient Motor and Its Detection Method

【技术实现步骤摘要】
一种电励磁双凸极电机转子位置自检测装置及检测方法
本专利技术涉及电机控制领域，尤其涉及一种电励磁双凸极电机转子位置自检测装置及检测方法。
技术介绍
电励磁双凸极电机凭借其结构简单，可靠性高，且控制灵活方便的特点，在航空起动/发电领域有着广阔的应用前景。该电机用于驱动系统时需检测转子位置以实现准确换相，传统机械式位置传感器降低了系统可靠性，增加了成本，限制了电机的应用范围，为提高系统可靠性，常采用无位置传感器技术。电励磁双凸极电机无位置传感器带载起动技术一直是无位置传感器
的难点。脉冲注入法是目前针对该电机低速运行的位置检测的主要方法。然而该方法存在位置检测精度低、电机出力小和转矩脉动大的技术缺陷，因而无法可靠地实现电励磁双凸极电机无位置传感器带载可靠起动。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有无位置传感器技术的缺陷，提供一种电励磁双凸极电机转子位置自检测装置及检测方法，实现电励磁双凸极电机无位置传感器带载可靠起动。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种电励磁双凸极电机转子位置自检测装置，所述电励磁双凸极电机电枢的每相主绕组线圈绕制方式为“NSNS”，所述自检测装置包含信号发生器和若干条检测电路；所述检测电路包含检测绕组、采样电阻、幅值调制器、低通滤波器和输出端，其中，所述幅值调制器包含二极管、第一电容和第一电阻；所述低通滤波器包含第二电容和第二电阻；所述检测绕组一端分别和采样电阻的一端、二极管的正极相连；所述二极管的负极分别和第一电容的一端、第一电阻的一端、第二电阻的一端相连；所述采样电阻的另一端分别和第一电容的另一端、第一电阻的另一端、第二电容的一端相连后接地；所述第二电阻的另一端分别和第二电容的另一端、输出端相连；所述若干条检测电路和电励磁双凸极电机电枢主绕组一一对应，且检测电路中检测绕组的相数及相序均与其对应的电机电枢主绕组相同，检测绕组由绕制在定子齿上的检测线圈按“NNSS”或“NNNN”或“SSSS”的绕制方式每隔2个定子齿串联而成；所述信号发生器的一端接地，另一端分别和各条检测电路中检测绕组的另一端相连。本专利技术还公开了一种该电励磁双凸极电机转子位置自检测装置的检测方法，包含以下步骤：步骤1)，采用信号发生器同时向各条检测电路的检测绕组施加高频低幅值方波信号；步骤2)，对于每条检测电路，通过采样电阻两端电压获取响应电流信号，通过幅值解调器对响应电流信号进行解调后使其经过低通滤波器滤波、获得响应电流幅值的包络线，该包络线反映检测电路中检测绕组的电感值，且包络线的变化趋势与检测电路中检测绕组电感值的变化趋势相反；步骤3)，对于每个导通区间，若其内的反向导通相绕组的电感单调下降，反向导通相绕组对应的包络线信号单调上升，则当包络线信号大于等于预设的阈值时进行换相。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、通过检测线圈获得转子位置；2、本专利技术考虑了电机饱和影响，适用于电机带载起动；3、检测绕组中无反电势，使得该方法转速应用范围较宽；4、本专利技术避免了传统的脉冲注入法带来的相电流不连续的问题，提高了电机出力，有效降低电机转矩脉动。附图说明图1为电励磁双凸极电机转子位置自检测方法的系统框图。图2为本专利技术的带检测线圈的12/8极结构的三相电励磁双凸极电机二维结构图，每相检测绕组按“NNSS”方式绕制。图3为本专利技术的带检测线圈的12/8极结构的三相电励磁双凸极电机二维结构图，每相检测绕组按“NNNN”方式绕制。图4为本专利技术的带检测线圈的12/8极结构的三相电励磁双凸极电机二维结构图，每相检测绕组按“SSSS”方式绕制。图5为本专利技术的位置自检测装置中的电路原理图；图6为“A+C-”导通状态下C相检测绕组增量电感、采样电阻电压以及采样电阻电压包络线的仿真波形图。图7为“A+C-”导通状态下不同相电流时的C相检测绕组增量电感仿真波形图。图8为本专利技术电励磁双凸极电机转子位置自检测方法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：本专利技术可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本专利技术的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。如图1所示，本专利技术公开了一种电励磁双凸极电机转子位置自检测装置，所述电励磁双凸极电机电枢的每相主绕组线圈绕制方式为“NSNS”，所述自检测装置包含信号发生器和若干条检测电路；所述检测电路包含检测绕组、采样电阻、幅值调制器、低通滤波器和输出端，其中，所述幅值调制器包含二极管、第一电容和第一电阻；所述低通滤波器包含第二电容和第二电阻；所述检测绕组一端分别和采样电阻的一端、二极管的正极相连；所述二极管的负极分别和第一电容的一端、第一电阻的一端、第二电阻的一端相连；所述采样电阻的另一端分别和第一电容的另一端、第一电阻的另一端、第二电容的一端相连后接地；所述第二电阻的另一端分别和第二电容的另一端、输出端相连；所述若干条检测电路和电励磁双凸极电机电枢主绕组一一对应，且检测电路中检测绕组的相数及相序均与其对应的电机电枢主绕组相同，检测绕组由绕制在定子齿上的检测线圈按“NNSS”或“NNNN”或“SSSS”的绕制方式每隔2个定子齿串联而成；所述信号发生器的一端接地，另一端分别和各条检测电路中检测绕组的另一端相连。如图2、图3以及图4所示，本专利技术的带检测线圈的电励磁双凸极电机的定转子结构与传统结构相同。每相设有两套绕组，一套为连接到功率变换器的用于产生转矩的电枢主绕组，另一套为检测绕组。每相主绕组和检测绕组由4个相对定子齿上的线圈串联而成。每相主绕组线圈绕制方式为“NSNS”。每相检测绕组的线圈绕制方式为“NNSS”或“NNNN”或“SSSS”，这样绕制的目的是使检测绕组与励磁绕组以及电枢主绕组解耦，励磁绕组与主绕组产生的磁通不会在检测绕组中感应出反电势。每相检测绕组的电感与同相的主绕组的电感形状相同，在幅值上有所差异。本专利技术还公开了一种该电励磁双凸极电机转子位置自检测装置的检测方法，包含以下步骤：步骤1)，采用信号发生器同时向各条检测电路的检测绕组施加高频低幅值方波信号；步骤2)，对于每条检测电路，通过采样电阻两端电压获取响应电流信号，通过幅值解调器对响应电流信号进行解调后使其经过低通滤波器滤波、获得响应电流幅值的包络线，该包络线反映检测电路中检测绕组的电感值，且包络线的变化趋势与检测电路中检测绕组电感值的变化趋势相反；步骤3)，对于每个导通区间，若其内的反向导通相绕组的电感单调下降，反向导通相绕组对应的包络线信号单调上升，则当包络线信号大于等于预设的阈值时进行换相。所述预设的阈值与电机饱和程度相关。每相检测绕组接在如图5所示的检测电路中。信号发生器向检测绕组施加高频低幅方波信号，接在检测绕组后面的采样电阻Rs用于采样检测绕组中的电流信号。每个方波信号周期内检测绕组的电流峰值Ip可用下式表示：其中U为方波信号电压幅值，L(θ,i)是检测绕组的电感，θ为转子位置，i为同相的主绕组电流，Δt为方波信号高电平时间。采样电阻Rs两端的峰值电压Up为：该峰值电压反映了检测绕组电感的大小，且其变化趋势与检测绕组电感变化趋势相反。二极管D、电容C1和电阻R1构成了一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电励磁双凸极电机转子位置自检测装置，所述电励磁双凸极电机电枢的每相主绕组线圈绕制方式为“NSNS”，其特征在于，包含信号发生器和若干条检测电路；所述检测电路包含检测绕组、采样电阻、幅值调制器、低通滤波器和输出端，其中，所述幅值调制器包含二极管、第一电容和第一电阻；所述低通滤波器包含第二电容和第二电阻；所述检测绕组一端分别和采样电阻的一端、二极管的正极相连；所述二极管的负极分别和第一电容的一端、第一电阻的一端、第二电阻的一端相连；所述采样电阻的另一端分别和第一电容的另一端、第一电阻的另一端、第二电容的一端相连后接地；所述第二电阻的另一端分别和第二电容的另一端、输出端相连；所述若干条检测电路和电励磁双凸极电机电枢主绕组一一对应，且检测电路中检测绕组的相数及相序均与其对应的电机电枢主绕组相同，检测绕组由绕制在定子齿上的检测线圈按“NNSS”或“NNNN”或“SSSS”的绕制方式每隔2个定子齿串联而成；所述信号发生器的一端接地，另一端分别和各条检测电路中检测绕组的另一端相连。

【技术特征摘要】
1.一种电励磁双凸极电机转子位置自检测装置，所述电励磁双凸极电机电枢的每相主绕组线圈绕制方式为“NSNS”，其特征在于，包含信号发生器和若干条检测电路；所述检测电路包含检测绕组、采样电阻、幅值调制器、低通滤波器和输出端，其中，所述幅值调制器包含二极管、第一电容和第一电阻；所述低通滤波器包含第二电容和第二电阻；所述检测绕组一端分别和采样电阻的一端、二极管的正极相连；所述二极管的负极分别和第一电容的一端、第一电阻的一端、第二电阻的一端相连；所述采样电阻的另一端分别和第一电容的另一端、第一电阻的另一端、第二电容的一端相连后接地；所述第二电阻的另一端分别和第二电容的另一端、输出端相连；所述若干条检测电路和电励磁双凸极电机电枢主绕组一一对应，且检测电路中检测绕组的相数及相序均与其对应的电机电枢主绕组相同，检测绕组由绕制在定子齿上的检...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟峰，王慧贞，宋洁，张逸云，曹俊鹏，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32