一种基于电感法的三相电励磁双凸极电机起动升速无位置技术制造技术

技术编号:8657356 阅读:145 留言:0更新日期:2013-05-02 01:11
本发明专利技术公布了一种用于三相电励磁双凸极电动机在起动和低速升速过程中的无位置传感器技术。根据电励磁双凸极电机的特点,提出一种静止时不加励磁电流而给电枢绕组注入固定周期低压脉冲信号判断相电流,然后计算出两相串联自感进行转子位置预估。低速升速过程通过实时采集斩波时电枢电流的斜率来计算两相串联绕组与励磁绕组互感之和进行电机加速的无位置低速升速技术。该方法能够精确定位转子初始位置,低速升速时能够实时辨识并反馈转子所在扇区,比较得到互感之和最大值并延时后确定换相时刻。这样在整个起动及升速过程中都有转子位置反馈,电机起动过程不易失步且抗干扰能力强。本发明专利技术可以保证三相电励磁双凸极电机稳定可靠的起动升速。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于电感的三相电励磁双凸极电机起动加速的无位置传感器控制方法,属于电机控制技术。
技术介绍
随着电力电子技术与数字控制技术的发展,对转子位置的精确检测成为电机控制领域的研究热点。电励磁双凸极电机具有转子上无绕组、结构简单,控制灵活、转矩/电流比大,可实现起动/发电一体化的特点。为实现电励磁双凸极电机可靠起动和稳定运行,并且能使得电机能够在特殊环境(高温、高压、低温、潮湿、腐蚀及震动等)尤其是航空发动机的起动发电的领域可靠运行而较少的受到外界环境制约和影响,无位置传感器技术将成为研究的热点。传统的无位置转子位置检测技术主要包括:(I)直接位置检测法;(2)导通相绕组检测法;(3)非导通相绕组检测法;(4)附加电元件检测法;(5)基于智能技术检测法。而这些方法主要应用在异步电机、无刷直流电机、永磁同步电机中,且适合电机高速运行的无位置控制。双凸极电机的起动加速过程中的无位置控制技术还研究甚少。针对传统的电机,起动过程通常采用传统的“三段式”起动,即定位、升频升压起动、切换,由于在起动过程无法精确反馈转子位置,使得电机在起动过程易受施加电压、负载转矩等因素的影响,产生失步。而改进型的起动技术是在起动过程中不断交替施加加速电压矢量和检测电压矢量,但这样会使电机在换相过程中转矩脉动较大,而且起动时需要不断升压,这也增加了电机起动过程控制的复杂性。电励磁双凸极电机(DoublySalient Electro-Magnetic Machine, DSEM)由于其相绕组自感、励磁绕组和电枢绕组的互感随转子位置变化成相同的变化规律,且由于励磁电流可调,可以独立的提取自感。因此本控制方法根据DSEM的电感特性,即可实现DSEM的无位置起动升速控制。
技术实现思路
本专利技术旨在传统无位置传感器控制技术的基础上,结合电励磁双凸极电机的特点,提出一种新颖的通过静止时不加励磁电流而给电枢绕组注入固定周期低压脉冲信号判断相电流,然后计算出两相串联自感进行转子位置预估。低速升速过程通过实时采集PWM斩波时导通相电枢电流的斜率来计算两相串联绕组分别与励磁绕组互感之和进行电机加速的三相电励磁双凸极电机无位置起动加速技术,以实现三相电励磁双凸极电机在电动状态下稳定起动,加速。本专利技术一种基于电感的三相电励磁双凸极电机起动升速的无位置传感器控制方法的主要特征包括以下步骤:1、DSEM静止时自感扇区辨识:DSEM的主功率电路采用三相三桥臂拓扑,为保证电机电动过程产生最大出力,通常是采用两相电枢绕组同时导通,即三相三状态的控制方法。根据DSEM的电感特性可知,在O。 120。电角度内B相自感Lbb和A相自感Laa之和(Lbb+Laa)最大;120° 240。电角度内A相自感Laa与C相自感Lcc之和(Laa+Lcc)最大;240。 360。电角度内C相自感Lcc与B相自感Lbb之和(Lcc+Lbb)最大。电机静止时,为预估转子位置所在扇区,可以不加励磁电流以确保得到最精确的自感信息。通过向电枢绕组注入固定周期低压脉冲信号,并由此产生的电枢电流响应来进行转子初始位置预估。注入低压脉冲电压,通过调理电路、DSP的Α/D模块采样直流母线响应电流,判断响应电流的大小,以辨别转子扇区。BA相、AC相、CB相注入脉冲,即分别通过开关管T3T4、T1T2、T5T6注入低压脉冲电压,其串联两相电枢绕组产生的电流响应分别为:BA相电流响应:本文档来自技高网
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【技术保护点】
DSEM静止时自感扇区辨识:DSEM的主功率电路采用三相三桥臂拓扑,采用两相电枢绕组同时导通关断的三相三状态的控制方法,根据DSEM的电感特性可知,在0°~120°电角度内B相自感Lbb和A相自感Laa之和(Lbb+Laa)最大,120°~240°电角度内A相自感Laa与C相自感Lcc之和(Laa+Lcc)最大,240°~360°电角度内C相自感Lcc与B相自感Lbb之和(Lcc+Lbb)最大,电机静止时,不加励磁电流,通过向电枢绕组注入固定周期低压脉冲信号,并由此产生的电枢电流响应来进行转子初始位置预估,注入低压脉冲电压,通过采样直流母线响应电流,判断响应电流的大小,以辨别转子扇区,BA相、AC相、CB相注入脉冲,即分别通过开关管T3T4、T1T2、T5T6注入低压脉冲电压,其串联两相电枢绕组产生的电流响应分别为:BA相电流响应:i1(t)=Vdc2R(1-e-1τ1t)τ1=Laa+Lbb2RAC相电流响应:i2(t)=Vdc2R(1-e-1τ2t)τ2=Laa+Lcc2RCB相电流响应:i3(t)=Vdc2R(1-e-1τ3t)τ3=Lcc+Lbb2R电机三相三状态起动时结合三相电励磁双凸极电机的电感特性,仅通过判断:电流响应i1(t)最小时,即Laa+Lbb最大,可以判断转子在0°~120°扇区;电流响应i2(t)最小时,可以判断转子在120°~240°扇区;电流响应i3(t)最小时,可以判断转子在240°~360°扇区。...

【技术特征摘要】
1.用于三相电励磁双凸极电机起动和低速升速的无位置传感器技术,其特征包括以下步骤:. 1.DSEM静止时自感扇区辨识: DSEM的主功率电路采用三相三桥臂拓扑,采用两相电枢绕组同时导通关断的三相三状态的控制方法,根据DSEM的电感特性可知,在0° 120°电角度内B相自感Lbb和A相自感Laa之和(Lbb+Laa)最大,120° 240。电角度内A相自感Laa与C相自感Lcc之和(Laa+Lcc)最大,240° ...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵耀张海波王慧贞陈康姚磊
申请(专利权)人:南京航空航天大学
类型:发明
国别省市:

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