[实用新型]一种电励磁同步电机转子初始位置检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，具体地说是一种电励磁同步电机转子初始位置检测装置，属于电励磁同步电动机位置检测技术领域。 

背景技术

电励磁同步电机高性能控制系统中，转子初始位置检测关系到电机的顺利启动。在电励磁同步电机矢量控制系统中，启动时，转子初始位置不准确会直接影响定子磁链观测的准确精度，从而降低系统的启动性能，严重时会导致系统启动失败。 

电励磁同步电动机以其高效率、功率因数可调等优点，广泛应用于大功率工业生产机械传动中。通常电励磁同步电动机转子位置检测多通过检测定子绕组电压实现，具体实现方法为定子绕组不通电，转子绕组施加直流励磁，在转子电流从零增大到稳态值过程中，检测定子绕组电压，通过纯积分电压模型获得磁链的幅值与相位。由于转子初始位置检测期间，定子绕组不通电，故通过纯积分电压模型获得的磁链为转子磁链，其磁链相位即为转子初始位置。该方法通过检测定子绕组电压计算磁链的相位得到转子初始位置，方法较为简单，但定子绕组感应电压衰减较快，同时纯积分器的引入会来带积分初始值及直流偏移量等问题，其检测精度不高。其改进的方法为，采用新型电压模型，该模型虽然能消除积分初始值问题，但直流偏移量问题仍然存在。近年来，出现了采用离散傅立叶分析（DFT）对电压模型获得的磁链进行基波信息提取，进行获得转子初始位置的方法，该方法可有效避免直流偏移量及噪声干扰等问题，但算法较为复杂，计算量较大，对微处理器的性能要求较高，现有技术中也有相关的检测装置，有的需要增加额外的设备，成本较高，有的方法计算量大，耗时长，不容易实现，并且精度不容易控制。鉴于现有技术中存在的技术问题，因此，迫切的需要一种新的检测装置解决上述技术问题。 

发明内容

本实用新型正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种电励磁同步电机转子初始位置检测装置及检测方法，该装置整体结构设计巧妙，成本较低，检测方法耗时短，精度高，易于实现。 

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为，一种电励磁同步电机转子初始位置检测装置，其特征在于，所述检测装置包括三相电压源型逆变器、可控整流器、电励磁同步电机、DSP+FPGA/CPLD控制系统、电流传感器和电流传感器，三相交流电源通过可控整流器与电励磁同步电机的励磁绕组连接，所述电流传感器设置在可控整流器与电励磁同步电机之间的励磁绕组电气连接线上，其中电流传感器的信号输出端与DSP+FPGA/CPLD控制系统的输入端相连，所述电流传感器采集电励磁同步电机的励磁绕组电流反馈值至DSP+FPGA/CPLD控制系统，DSP+FPGA/CPLD控制系统输出触发脉冲至可控整流器，实现对可控整流器的控制；三相电压源型逆变器的输出端与电励磁同步电机的定子绕组相连，在三相电压源型逆变器与电励磁同步电机的定子绕组之间的电气连接线上有电流传感器，电流传感器采集电励磁同步电机的定子绕组电流输送至DSP+FPGA/CPLD控制系统；转子初始位置观测前，DSP+FPGA/CPLD控制系统输出功率器件（IGBT）控制信号至三相电压源型逆变器，保持三相电压源型逆变器中的相关功率器件开通或关断。 

作为本实用新型的一种改进，所述三相电压源型逆变器为三相二极管箝位式三电平逆变器。 

作为本实用新型的一种改进，所述可控整流器为SCR整流桥；所述DSP+FPGA/CPLD控制系统采用多板卡多总线架构，多IO板扩展的数字信号控制系统。为支持多数字信号处理器扩展，数字信号处理器可选用TI公司的TMS320F2812或TMS320F28335，结合Xilinx公司的Spartan系列可编程逻辑器件与XC95144XL，脉冲触发单元以FPGA为核心，负责完成脉冲规划、IGBT的工作状态检查以及故障诊断等功能；所述电流传感器51数量是1个，采用ABB公司的型号为ESC500-9661霍尔电流传感器，所述电流传感器52的数量是两个，采用ESC1000C霍尔电流传感器。 

一种电励磁同步电机转子初始位置检测装置的检测方法，其特征在于，所述方法具体步骤如下， 

1）控制电励磁同步电机定子绕组处于Y型短接状态；

2）给定电励磁同步电机转子励磁电流为恒定的直流量，经励磁绕组电流传感器采集励磁电流I_f反馈至控制系统，经PID控制器输出励磁电压控制量V_f，进而控制可控整流器输出符合要求的励磁电压；

3）通过定子电流传感器检测定子绕组的感应电流；