[發(fā)明專利]一種電勵磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置快速估算方法

在審

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• 申請日: 2022-08-16
• 公開（公告）號: CN115459664A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設計）人: 張小科;焦寧飛;劉衛(wèi)國;涂文聰;劉皓東;馬崇釗
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/32;H02P25/022
• 代理公司: 西安凱多思知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉濤

1.一種電勵磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置快速估算方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：構建電勵磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置快速估算結構，包括電勵磁電機和二極管組，所述二極管組由一個或多個二極管串聯(lián)或并聯(lián)組成，且二極管組的負極K和正極A分別與轉(zhuǎn)子勵磁繞組的正端E+和負端E-相連；

步驟2：在靜止坐標系下，不加勵磁電流，從任意起始位置θ₀開始，間隔固定電角度逆時針向電機定子繞組注入一周幅值相同、脈寬相同的方波電壓，其中N為選擇注入的點數(shù)；

具體為：在三級式同步起動/發(fā)電機靜止時，間隔固定電角度逆時針向電機定子繞組注入一周幅值為U₁，脈寬為T₁的方波電壓，每兩個電角度注入方波電壓的時間間隔T＞＞τ，其中τ為電機的電流響應時間常數(shù)，以保證響應電流在下個電角度注入電壓時下降到0；

式中，U表示注入的方波電壓，T_on表示注入方波電壓的脈寬；

在每個方波電壓注入結束后，立即對響應電流進行采樣，并將響應電流通過坐標變換至與注入方波電壓相同的電角度方向，分別記為i_d0、i_d1、i_d2、...i_d(N-1)，并將其存入數(shù)組I_d[N]；

其中I_{a_N}、I_{b_N}、I_{c_N}分別為第N個角度方向注入電壓生的定子三相電流，I_{α_N}、I_{β_N}為變換到兩相αβ靜止坐標系下的電流，i_dN表示電流響應幅值；

步驟2：忽略二極管導通壓降，則勵磁繞組反并聯(lián)二極管在注入一周方波電壓時，會有半周導通，半周截止；設二極管半周截止時，d軸等效電感為L_d1,半周導通時，d軸等效電感為L_d2，則對于電勵磁電機，有：

其中L_d為電機d軸設計電感值，M_af為轉(zhuǎn)子勵磁繞組與定子相繞組互感最大值，L_fd為轉(zhuǎn)子勵磁繞組自感；

(1)當電勵磁電機的電感有如下關系：

其中L_q為電機q軸設計電感值；

對步驟1中得到的數(shù)組I_d[N]進行排序，得到最大值為I_d[k],k∈{0,1,2...，N-1}，則I_d[k]為d軸負向位置時的電流響應，因而d軸正向位置，即轉(zhuǎn)子初始位置為：

(2)當電勵磁電機的電感滿足關系或時：

對步驟1中得到的數(shù)組I_d[N]進行排序，得到最小值為I_d[k],k∈{0,1,2...，N-1}，則I_d[k]為d軸正向位置時的電流響應，即轉(zhuǎn)子初始位置為：

θ_{0_r}＝k*△θ 0≤kN。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種電勵磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置快速估算方法，其特征在于，所述步驟1中，間隔固定電角度逆時針向電機定子繞組注入一周幅值為U₁，脈寬為T₁的方波電壓時，還間隔固定電角度順時針向電機定子繞組注入一周幅值為U₁，脈寬為T₁的方波電壓。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種電勵磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置快速估算方法，其特征在于，所述N＝128。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種電勵磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置快速估算方法，其特征在于，所述電勵磁同步電機還包括航空三級式電勵磁無刷同步電機。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種電勵磁同步電機轉(zhuǎn)子初始位置快速估算方法，其特征在于，所述電勵磁電機為航空三級式電勵磁無刷同步電機時，是向主發(fā)電機定子繞組注入一周幅值為U₁，脈寬為T₁的方波電壓。