[發明專利]一種同步電機的轉子初始位置檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 202011353919.0
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112701982A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 李浩源;李官軍;楊波;陶以彬;姬聯濤;莊俊;陳國偉
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明涉及一種同步電機的轉子初始位置檢測方法及裝置，包括：向同步電機的勵磁繞組注入既定交流電壓信號后獲取同步電機的定子繞組的三相線電壓信號；基于所述同步電機的定子繞組的三相線電壓信號確定含有同步電機的轉子位置的交流信號；利用所述含有同步電機的轉子位置的交流信號確定同步電機的轉子初始位置；本發明提供的技術方案提高了檢測結果的精度和可靠性；裝置結構簡單，易于實現，無需增加額外設備，而且本發明的技術方案適用范圍廣泛，具有重要的實用價值。

技術領域

本發明涉及電力電子與電機控制技術領域，具體涉及一種同步電機的轉子初始位置檢測方法及裝置。

背景技術

抽水蓄能電站是大容量電能存儲的主要方式，而基于晶閘管的靜止變頻器是實現大型同步電機啟動核心控制設備；同步電機啟動前需要準確獲取轉子初始位置信息，從而保證第一組可控硅脈沖序列產生最大的啟動轉矩。通常在電機軸上安裝機械傳感器檢測轉子位置，但是需要增加配套設備和線纜，長時間運行會降低可靠性，提升電站的維護難度和增加系統成本。

目前，基于無機械傳感器的位置檢測技術是抽水蓄能電站靜止變頻器的關鍵技術之一，也是一個技術難點，特別是關于轉子初始位置檢測，在現有的技術中，專利號為CN107070345B公開了《電勵磁同步電機轉子初始位置的估測方法》，采用定子繞組不通入電流，勵磁繞組通入階躍電流，通過電壓傳感器檢測定子繞組電動勢，再采用積分器計算氣隙磁鏈，從而得到轉子位置；該方法存在以下缺點：采用積分器會帶來積分初始值和直流偏移的問題，降低了位置檢測精度；向勵磁繞組中注入階躍電流信號，定子繞組中感應電壓衰減較快，需要在短時間內快速判斷投勵時刻并完成位置計算，降低了位置檢測可靠性。因此，現有方法難以實現抽水蓄能機組準確可靠地計算轉子初始位置成為亟需解決問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種同步電機的轉子初始位置檢測方法及裝置，可以適用于抽水蓄能電站應用場合，實現同步電機靜止狀態下的轉子初始位置檢測，并且提高位置檢測精度和可靠性。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

本發明提供了一種同步電機的轉子初始位置檢測方法，其改進之處在于，包括：

向同步電機的勵磁繞組注入既定交流電壓信號后獲取同步電機的定子繞組的三相線電壓信號；

基于所述同步電機的定子繞組的三相線電壓信號確定含有同步電機的轉子位置的交流信號；

利用所述含有同步電機的轉子位置的交流信號確定同步電機的轉子初始位置。

優選的，所述既定交流電壓信號的頻率的取值范圍為0.01～1000HZ，既定交流電壓信號的電壓幅值的取值范圍為額定空載勵磁電壓的1％～100％。

優選的，所述基于所述同步電機的定子繞組的三相線電壓信號確定含有同步電機的轉子位置的交流信號，包括：

根據所述同步電機的定子繞組的三相線電壓信號確定同步電機的定子繞組的兩相靜止坐標系的電壓信號；

將同步電機的定子繞組的兩相靜止坐標系的電壓信號輸入至帶通濾波器，獲取所述帶通濾波器輸出的含有同步電機的轉子位置的交流信號。

進一步的，所述根據所述同步電機的定子繞組的三相線電壓信號確定同步電機的定子繞組的兩相靜止坐標系的電壓信號包括：

按下式確定同步電機的定子繞組的兩相靜止坐標系的電壓信號：