[發明專利]交流內燃機車柴油機變頻起動用同步發電機位置檢測方法

有效

• 申請號: 201310472899.2
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103490693A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 馮江華;張朝陽;許峻峰;文宇良;劉可安;尚敬;南永輝;何良;劉雄;何亞屏
• 申請（專利權）人: 南車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及交流內燃機車柴油機變頻起動技術領域，更具體地說，涉及一種交流內燃機車柴油機變頻起動用同步發電機位置檢測方法。

背景技術

在交流內燃機車等場合，可以利用其本身的牽引逆變器來驅動柴油機-同步發電機機組中的同步發電機電動運行，進而實現柴油機起動，這樣就能省去專用起動電機和齒輪箱的投資和空間布置。

現有的同步發電機變頻起動柴油機方案，根據同步發電機勵磁回路和電樞回路的連接方式，可以分為串勵和并勵兩種。在串勵方案中，同步發電機作為直流無換向器電動機工作于電動狀態，勵磁繞組需要并聯分流電阻實現串勵控制，該控制方案已經在實際中廣泛應用，其原理簡單，但是需要額外的電阻來控制勵磁，且勵磁的控制范圍較窄，電機轉矩控制的效果比較粗放，系統的輸出電流較大。并勵方案的優點是可以發揮IGBT牽引逆變器的特點，便于對同步發電機采用先進的矢量控制策略。

而在矢量控制時，對同步發電機而言，其位置信號的檢測精度對電機控制性能至關重要，現有的并勵模式變頻起動系統方案中，對位置信號的檢測，主要有兩種處理方法，一是不采用位置傳感器，開環起動或無位置傳感器算法，開環起動系統的可靠性很差，需要的起動時間、起動電流都很不理想，復雜的無位置傳感器算法在變頻起動領域的應用也還沒有成熟；另一種就是采用專用的絕對式或增量式位置傳感器，目前的方案中，在實現高性能電機控制時，都要求增加一個專用的高精度位置傳感器，該類傳感器一般都需要和電機同軸安裝，這不僅增加了造價，也帶來了位置傳感器的安裝問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種交流內燃機車柴油機變頻起動用同步發電機位置檢測方法，其利用柴油機系統本身固有的曲軸傳感器作為增量式位置傳感器來檢測位置信號，采用倍頻的方法提高了角度信號的檢測分辨率，采用鎖相環處理方式平滑了輸入到電機控制策略中的位置信號，提出的初始位置定位方法實現了可將電機初始位置拖動到任意指定角度。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種交流內燃機車柴油機變頻起動用同步發電機位置檢測方法，包括：

獲取位置檢測信號，并將所述位置檢測信號進行倍頻處理，計算出相對于假設的初始零點的位置角度信號θ₁；

獲取同步發電機的真實初始位置角度信號θ₀；

將所述相對于假設的初始零點的位置角度信號θ₁與所述同步發電機的真實初始位置角度信號θ₀做差，計算出真實的同步發電機位置角度信號θ₂；

將所述真實的同步發電機位置角度信號θ₂歸算成[-π，π)之間的角度信號θ₃；

將所述角度信號θ₃進行鎖相環轉子位置處理，輸出同步發電機的位置信號θ。

優選地，所述獲取位置檢測信號，并將所述位置檢測信號進行倍頻處理，計算出相對于假設的初始零點的位置角度信號θ₁具體為：

將檢測到的齒數為m的增量式傳感器輸出的周期性脈沖Pin，轉換成周期為2m的從0到2m-1的連續增計數器，以Pout2來表示當前計數值，假設Pout2在系統初始化時從0開始，按照θ₁=Pout2*180*p/m，根據當前計數值和傳感器的角度分辨率，計算出相對于假設的初始零點的位置角度信號θ₁；其中：p為同步發電機的極對數。

優選地，所述獲取同步發電機的真實初始位置角度信號θ₀具體為：

讀取預設位置角θ_ref=θ₀；

讀取電流指令給定值I_ref；

采集同步發電機的相電流i_a和i_b，經過坐標變換，計算出反饋電流峰值I_max；

將電流指令給定值I_ref和反饋電流峰值I_max進行PI調節，輸出電壓幅值U_peak；

將輸出電壓幅值U_peak和預設位置角θ_ref進行坐標變換，輸出電壓矢量U_α和電壓矢量U_β；