[發明專利]基于信號逆傳遞的多級式無刷電機轉子位置估算方法有效
| 申請號： | 201710546532.9 | 申請日： | 2017-07-06 |
| 公開（公告）號： | CN107342714B | 公開（公告）日： | 2019-11-22 |
| 發明（設計）人： | 孟濤;劉衛國;彭紀昌;祝宇杰;焦寧飛 | 申請（專利權）人： | 西北工業大學 |
| 主分類號： | H02P21/18 | 分類號： | H02P21/18 |
| 代理公司： | 61204 西北工業大學專利中心 | 代理人： | 王鮮凱<國際申請>=<國際公布>=<進入 |
| 地址： | 710072 *** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 信號 傳遞 多級 式無刷 電機 轉子 位置 估算 方法 | ||
本發明涉及一種基于信號逆傳遞的多級式無刷電機轉子位置估算方法，在主發電機等效alpha相繞組和beta相繞組注入高頻信號，高頻響應信號經旋轉整流器逆向傳遞到勵磁機，在勵磁機定子電流中提取主發電機轉子位置信息的在線估算方法，該方法利用主發電機定子繞組和勵磁繞組之間的互感隨主發電機轉子位置變化而變化的特性，避免了凸極特性變化對位置解算的影響，求解過程比較簡單，轉子位置估算精度較高。本發明具有以下優點：1)充分利用主發電機電樞繞組和勵磁繞組之間的互感隨轉子位置變化的特性，避免了主發電機凸極效應的影響，對電勵磁電機具有較普遍的適用性；2)解算過程相對簡單、估算精度較高。
技術領域
本發明屬于交流電機無位置控制技術領域，涉及一種基于信號逆傳遞的多級式無刷電機轉子位置估算方法，基于高頻信號從主發電機逆向傳遞至勵磁機的三級式電機轉子位置在線估算方法，是一種在主發電機定子等效alpha相繞組和beta相繞組注入高頻信號，在勵磁機定子電流中提取主發電機轉子位置信息的在線估算方法，屬于交流電機無位置控制技術領域。
背景技術
國內現役飛機中，所用三級式電機無起動航空發動機功能，所以研究具有起動功能的起動發電一體化系統是當前航空電源領域中研究的熱點問題。相比于傳統的分立結構，起/發一體化系統不但優化了電源系統的機電結構，而且有效縮減了系統體積重量，降低了系統復雜度，提高了系統可靠性。目前在中、大型飛機上最常用也是國外已經實現裝機的是基于三級式電機的起/發一體化系統，其主要結構特點是包括定、轉子分別一體化組裝的勵磁機、旋轉整流器和主發電機等部件。圖1所示為勵磁機采用兩相勵磁繞組結構的三級式電機結構圖。
準確獲取主發電機轉子位置信息是三級式電機順利起動航空發動機的前提條件。航空三級式電機是一種高功率密度組合電機，起動過程中的大電流過載運行條件下，系統電磁耦合及機械振動對機械式位置傳感器產生嚴重的干擾。因此需要在無機械位置傳感器的條件下，開展三級式電機轉子位置在線估算技術的研究。
復雜的負載特性使得電勵磁式主發電機電樞電流及勵磁電流變化較大，導致起動過程中主發電機電感參數變化較大，進而使電機的凸極率δ(δ＝Lq/Ld，其中Lq為電機q軸電感，Ld為電機d軸電感)發生顯著變化。圖2和圖3分別為主發電機凸極率隨勵磁電流及電樞電流(id＝0)的變化曲線。傳統的電機轉子位置估算方法主要基于電機的凸極特性，通常在電機定子側注入高頻的旋轉電壓、方波電壓等，然后檢測定子電流，經過一系列的解調與濾波處理后得到轉子位置信號。
三級式電機起動過程中凸極特性變化的特點使得傳統基于電機凸極性的位置估算方法無法實現三級式電機轉子位置在線精確估算，進而無法完成電機的帶載起動。因此需要開展不依賴于凸極效應的三級式電機的主發電機轉子位置在線估算技術的研究。
發明內容
要解決的技術問題
為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種基于信號逆傳遞的多級式無刷電機轉子位置估算方法，解決當前轉子位置估算方法較難實現三級式電機轉子位置在線精確估算的問題。
技術方案
一種基于信號逆傳遞的多級式無刷電機轉子位置估算方法，其特征在于依次含有以下幾個步驟：
步驟1：對勵磁機施加勵磁電壓，在主發電機定子三相繞組上施加高頻電壓信號UAh(t)、UBh(t)、UCh(t)；所述勵磁機定子繞組為兩相勵磁繞組結構；所述高頻信號由αβ坐標系下的高頻方波電壓Uαh(t)和Uβh(t)經CLARK反變換至ABC坐標系下得到，其表達式如下：
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