[发明专利]无刷双馈电机转速测量系统及方法

说明书

本发明涉及一种无刷双馈电机转速测量系统，包括同步电机和信号处理模块；同步电机用于通过一电机轴与无刷双馈电机同轴连接，使无刷双馈电机转动时与同步电机共用一电机轴，同步电机连接信号处理模块；信号处理模块用于采集同步电机输出的电压信号，并对电压信号进行处理，得到与同步电机的输入电压同频率的脉冲信号，再根据脉冲信号的频率计算得到同步电机的转速，作为无刷双馈电机的转速。将无刷双馈电机与同步电机同轴安装，使两者转速相同，采集同步电机输出的电压信号进行处理，得到与该电压信号同频率的脉冲信号，得到同步电机的转速，即无刷双馈电机的转速。因此，该测量系统基本不受外界环境影响，可在任何场合下测量无刷双馈电机的转速。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种无刷双馈电机转速测量系统及方法。

背景技术

无刷双馈电机(Brushless Doubly-fed Machine，BDFM)是近年来发展起来的一种新型电机，它取消了电刷和集电环，实现转子无刷化，使转子结构更简单、坚固耐用，而在其他方面保留了转差功率变换型系统的优点。BDFM的两个定子绕组完全隔离，故可用低压变频器控制高压电机，大大节约成本。此外BDFM变换器容量可减小到电机总功率的1/3，效率及可靠性高达96％、可实现变速恒频、有功无功解耦控制，并根据电网要求输出感性或容性无功，BDFM已成为高压电动调速和变速恒频发电领域的研究热点。

电机转速测量的精度直接影响系统稳态精度和动态响应特性。迄今，测量BDFM转速的方法包括编码器测速(增量式编码器和绝对式编码器)、无速度传感器(开环估计、状态观测器法、模型参考自适应方法、卡尔曼滤波法，高频信号注入法、基于神经网络的速度估计器)等。其中，编码器测速方法成本高，且在户外沙漠等恶劣环境下故障率高，有些场合还不允许电机外装任何传感器；无速度传感器方法要么依赖于电机参数的精确性，要么控制算法复杂，易受电磁干扰，仅适用于一些低速且精度要求不高的场合。

发明内容

基于此，有必要针对无刷双馈电机转速测量易受外界环境影响的问题，提供一种无刷双馈电机转速测量系统及方法。

一种无刷双馈电机转速测量系统，其特征在于，包括同步电机和信号处理模块；所述同步电机用于通过一电机轴与无刷双馈电机同轴连接，使得所述无刷双馈电机转动时与所述同步电机共用一电机轴，所述同步电机连接所述信号处理模块；所述信号处理模块用于采集所述同步电机输出的电压信号，并对所述电压信号进行处理，得到与所述同步电机的输入电压同频率的脉冲信号，再根据所述脉冲信号的频率计算得到所述同步电机的转速，作为所述无刷双馈电机的转速。

在其中一个实施例中，所述信号处理模块包括采样单元、比较单元及控制单元；所述同步电机的输出电压接线端子、所述采样单元、所述比较单元及所述控制单元依次连接；所述采样单元用于采集所述同步电机输出的电压信号，并将所述电压信号输出至所述比较单元；所述比较单元用于对所述电压信号进行比较，得到与所述电压信号同频率的脉冲信号，并将所述脉冲信号输出至所述控制单元；所述控制单元用于在设定时间内对所述脉冲信号的数量进行统计计算，得到所述脉冲信号的频率，再根据所述脉冲信号的频率计算得到所述同步电机的转速，作为所述无刷双馈电机的转速。

在其中一个实施例中，所述信号处理模块还包括滤波单元；所述滤波单元连接于所述采样单元与所述比较单元之间；所述滤波单元用于消除所述采样电路输出的干扰信号，并将所述电压信号输出至所述比较单元。

在其中一个实施例中，所述比较单元是过零比较电路。