[發明專利]一種中高壓無換向器電機的無位置傳感器控制裝置

有效

• 申請號: 201210173863.X
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102664572A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 金光哲;孫向瑞;徐殿國;高強;趙璋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱同為電氣股份有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/20;H02P6/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種中高壓(1～35KV)無換向器電機的無位置傳感器控制裝置。

背景技術

無換向器電機又稱為自控式同步電動機，廣泛的應用于大功率同步電動機的調速和起動領域。轉子位置是無換向器電機系統正常工作的關鍵性信息。在實際應用中，大功率電動機的自身特點及使用環境都使得機械式轉子位置傳感器難以安裝和可靠工作。因此，研制無位置傳感器的無換向器電機起動技術具有很大的現實意義。

自控變頻式無換向器電機主要由交-直-交電流型晶閘管變頻器a、同步電動機b、轉子位置檢測器PS和控制系統c構成，如圖1所示。

負載無換向器電機的運行，主要依靠轉子位置檢測器PS檢測出轉子位置來控制交-直-交電流型晶閘管變頻器a中的逆變橋3相應晶閘管的導通，隨著轉子位置的旋轉，可周期性地按一定順序觸發晶閘管。逆變橋3工作在120°換相的橫向換流狀態，其負載是定子能產生感應反電動勢的無換向器電機。

無換向器電機的自控變頻調速系統運行的關鍵在于轉子位置的檢測。無換向器電機端電壓中含有豐富的高次諧波，特別在低速運行中，電機端電壓幅值小，諧波幅值較大，有效檢測電機端電壓過零點十分困難。無換向器電機端電壓諧波主要有：

1)因整流引起的300H?z諧波

無換向器電機的功率輸入來源于電源側整流橋2的輸出，在整流橋2的輸出中存在著6倍電源頻率(300Hz)的脈動分量，這將使逆變橋3輸入電壓、電機端電壓存在相應的分量。當整流橋2觸發角較大時，脈動分量較大，所以電機低速運行時，將嚴重影響端電壓的過零檢測。

2)換流壓降

無換向器電機逆變橋3晶閘管換流時，換流壓降直接影響電機端電壓，電機兩相被兩個導通的晶閘管所短路，形成換流壓降，電機端電壓產生凹坑。

無換向器電機端電壓中含有豐富的高次諧波，特別在低速運行中，電機端電壓幅值小，諧波幅值較大，有效檢測電機端電壓過零點十分困難。根據上述原因，本文在低速中，采用自給脈沖的起動方式，將電機緩慢拉到6％額定轉速之后采用電氣式轉子位置檢測，并在這兩個切換點進行了的處理，實現了可靠的運行。

電機在自給脈沖的過程中，自給脈沖的加速過程足夠緩慢，電機是可以有效達到3～4Hz的，圖2所示，以電機轉子位置在A點為例，在自給脈沖在1～2的區間的任何位置，裝置都能保證給予正方向的轉矩，并保持觸發脈沖與電機轉速相對位置的收斂。如觸發脈沖在區域1的B的位置，且電機頻率大于給定觸發脈沖的頻率時，脈沖會向A點移動，隨著轉矩的變小，電機轉速會降低，最終使得觸發脈沖向C的方向移動。如果觸發脈沖在區域1的B的位置，且電機頻率小于給定觸發脈沖的頻率時，脈沖會向C點移動，隨著轉矩的變大，電機轉速會增加，最終使得觸發脈沖向A的方向移動。同理，在區域2也可以得到相同的結論。因而可知自給脈沖方式將電機穩定運行到3Hz時，觸發脈沖在1，2區域內，所以此時只要相應的打開給予下一個觸發脈沖即可。

由此可知，觸發脈沖與電機轉速具有一定的收斂關系，合理給定觸發脈沖可使電機帶到一定的轉速。

發明內容

本發明為了合理給定觸發脈沖，從而避免了劇烈的沖擊電流，而提供了一種中高壓無換向器電機的無位置傳感器控制裝置。