[實(shí)用新型]同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置測(cè)量與速度測(cè)控裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920037846.7
• 申請(qǐng)日: 2009-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN201349192Y
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧先明;譚國(guó)俊;胡堃;魚瑞文;王磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué);徐州中礦大傳動(dòng)與自動(dòng)化有限公司
• 主分類號(hào): H02P6/06
• 分類號(hào): H02P6/06;H02P6/16;H02P25/02;H02P27/05
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 唐惠芬

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置測(cè)量與速度測(cè)控技術(shù)，尤其是一種適用于電勵(lì)磁式的同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置測(cè)量與速度測(cè)控裝置。

背景技術(shù)

在高性能的同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子位置和速度的閉環(huán)控制環(huán)節(jié)一般是必不可少的。公知的異步電動(dòng)機(jī)測(cè)速方法有兩種：一種是采用光電碼盤、測(cè)速發(fā)電機(jī)等機(jī)械速度傳感器來進(jìn)行電機(jī)速度檢測(cè)，并反饋轉(zhuǎn)速信號(hào)。這種系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)能力較差，同時(shí)機(jī)械速度傳感器存在安裝問題，系統(tǒng)維護(hù)工作量較大；第二種是利用檢測(cè)電機(jī)定子電壓、電流等物理量，結(jié)合轉(zhuǎn)子磁路的不對(duì)稱性進(jìn)行位置和速度估計(jì)以取代機(jī)械傳感器的無速度傳感器的測(cè)速裝置；該系統(tǒng)雖然解決了機(jī)械速度傳感器帶來的問題，降低了系統(tǒng)成本，但是目前的估算方法對(duì)電機(jī)參數(shù)的依賴性強(qiáng)，而且計(jì)算和控制比有傳感器系統(tǒng)復(fù)雜，響應(yīng)較慢，低速動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性較差，因此，急需一種良好的轉(zhuǎn)子位置與速度測(cè)量方法以及相應(yīng)的控制裝置來提高同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種響應(yīng)速度快，簡(jiǎn)單可靠且精度高的同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置測(cè)量與速度測(cè)控裝置。

本實(shí)用新型的同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置測(cè)量與速度測(cè)控裝置：包括接線柜，接線柜內(nèi)設(shè)有與三相電源開關(guān)相連接的定子功率變換器，定子功率變換器的三條輸出端分別與同步電動(dòng)機(jī)定子繞組的三相U、V、W相連接，定子功率變換器與同步電動(dòng)機(jī)定子繞組相連的U相和V相連接有電壓互感器，電壓互感器的輸出端經(jīng)信號(hào)濾波器連接有系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器的輸出端上分別連接有定子功率變換器和轉(zhuǎn)子功率變換器，其輸入端上連接有速度給定信號(hào)裝置；轉(zhuǎn)子功率變換器的輸出端與同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組相連接，轉(zhuǎn)子功率變換器通過單相電源開關(guān)連接轉(zhuǎn)子單相交流電源；定子功率變換器通過三相電源開關(guān)連接三相電源；所述的系統(tǒng)控制器上連有電機(jī)轉(zhuǎn)速顯示器。

本實(shí)用新型的有益效果：利用同步機(jī)本身的機(jī)械結(jié)構(gòu)和其中的電磁關(guān)系，在同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中注入高頻勵(lì)磁信號(hào)，由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子所處的位置不同，高頻脈振磁勢(shì)在定子繞組中感應(yīng)的高頻電勢(shì)信號(hào)也隨之改變，利用電壓互感器獲取高頻信號(hào)，檢測(cè)高頻信號(hào)即可確定轉(zhuǎn)子的位置及同步機(jī)的轉(zhuǎn)速。將測(cè)出的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信號(hào)反饋給控制器，控制器根據(jù)給定信號(hào)就可以對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行準(zhǔn)確地控制。適用于隱極式轉(zhuǎn)子和凸極式轉(zhuǎn)子的同步電動(dòng)機(jī)的測(cè)控。與現(xiàn)有技術(shù)相比，省略了速度傳感器，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性，速度控制精度高，低速動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好，易于實(shí)施，操作方便，減輕了系統(tǒng)的維護(hù)工作量，具有廣泛的實(shí)用性。

附圖說明

圖1本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的工作原理圖。

圖中：1-定子三相交流電源；2-三相電源開關(guān)；3-定子功率變換器；4-電機(jī)轉(zhuǎn)速顯示器；5-速度信號(hào)給定裝置；6-系統(tǒng)控制器；7-電壓互感器；8-信號(hào)濾波器；9-轉(zhuǎn)子單相交流電源；10-單相電源開關(guān)；11-轉(zhuǎn)子功率變換器；12-定子繞組；13-同步電動(dòng)機(jī)定子；14-同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子；15-同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組；接線柜-A。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述：

本實(shí)用新型的同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置測(cè)量與速度測(cè)控裝置，包括一個(gè)接線柜A，接線柜A內(nèi)集中裝有定子功率變換器3、電機(jī)轉(zhuǎn)速顯示器4、速度給定信號(hào)裝置5、系統(tǒng)控制器6、電壓互感器7，信號(hào)濾波器8、轉(zhuǎn)子功率變換器11。定子功率變換器3與三相電源開關(guān)2相連接，定子功率變換器3的三個(gè)輸出端分別與同步電動(dòng)機(jī)定子繞組12的三相U、V、W相連接，定子功率變換器3與電壓互感器7相連，電壓互感器7的輸出端與信號(hào)濾波器8相連接，信號(hào)濾波器8連接系統(tǒng)控制器6，系統(tǒng)控制器6采用DSP控制器，系統(tǒng)控制器6的輸出端分別連接定子功率變換器3和轉(zhuǎn)子功率變換器11，通過控制器6控制定子功率變換器3為同步電動(dòng)機(jī)輸出三相電壓，同時(shí)通過控制器6控制轉(zhuǎn)子功率變換器11輸出直流電壓，速度給定信號(hào)裝置5和電機(jī)轉(zhuǎn)速顯示器4分別與系統(tǒng)控制器6相連；轉(zhuǎn)子功率變換器11的輸出端與同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組15相連接，轉(zhuǎn)子功率變換器11通過單相電源開關(guān)10連接轉(zhuǎn)子單相交流電源9；定子功率變換器3通過三相電源開關(guān)2連接三相電源1。轉(zhuǎn)子功率變換器11在輸出直流電壓的同時(shí)，在同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組15上注入了一個(gè)高頻電壓勵(lì)磁信號(hào)，以檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置和速度；用電壓互感器7檢測(cè)同步電動(dòng)機(jī)定子繞組12中含有高頻成分的電壓信號(hào)，經(jīng)信號(hào)濾波器8濾波處理，即可得到同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)與轉(zhuǎn)速信號(hào)，系統(tǒng)控制器6接受從信號(hào)濾波器8傳來的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)，與來自速度信號(hào)給定裝置5信號(hào)進(jìn)行比較后，發(fā)出控制信號(hào)，定子功率變換器3和轉(zhuǎn)子功率變換器11依據(jù)系統(tǒng)控制器6發(fā)出的控制信號(hào)改變其輸出電壓，從而實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確地控制同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。